Química_gen 5°.pdf

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Índice UNIDAD I Estructura de la materia...................................................................................................................... 4

Capítulo 1 Materia................................................................................................................................... 5 Capítulo 2 Estructura atómica.............................................................................................................. 12 Capítulo 3 Teorías atómicas.................................................................................................................. 20 Capítulo 4 Configuración electrónica.................................................................................................... 28 Capítulo 5 Tabla periódica..................................................................................................................... 36 Capítulo 6 Enlace químico.................................................................................................................... 44 Capítulo 7 Nomenclatura inorgánica..................................................................................................... 50 Capítulo 8 Estructura de la materia...................................................................................................... 58

UNIDAD II Estequiometría..................................................................................................................................... 64

Capítulo 1 Reacciones químicas............................................................................................................ 65 Capítulo 2 Unidades químicas de masa ................................................................................................ 72 Capítulo 3 Análisis de muestras............................................................................................................ 76 Capítulo 4 Relación molar y masa......................................................................................................... 82 Capítulo 5 Estequiometría.................................................................................................................... 88

UNIDAD III Química inorgánica............................................................................................................................... 92 Capítulo 1 Estados de agregación......................................................................................................... 93 Capítulo 2 Mezcla de gases ................................................................................................................. 104

Química Capítulo 3 Dispersiones....................................................................................................................... 110 Capítulo 4 Soluciones.......................................................................................................................... 118 Capítulo 5 Equilibrio químico.............................................................................................................. 124 Capítulo 6 Principio de Le Chatelier................................................................................................... 130 Capítulo 7 Ácidos y bases.................................................................................................................... 136 Capítulo 8 Equilibrio iónico ................................................................................................................ 142 Capítulo 9 Celdas galvánicas .............................................................................................................. 148 Capítulo 10 Electrólisis ........................................................................................................................ 154 Capítulo 11 Química en procesos inórganicos ...................................................................................... 160

UNIDAD IV Química orgánica.................................................................................................................................. 166 Capítulo 1 Carbono.............................................................................................................................. 167 Capítulo 2 Hidrocarburos acícliclos .................................................................................................... 174 Capítulo 3 Hidrocarburos alicíclicos.................................................................................................... 182 Capítulo 4 Funciones orgánicas .......................................................................................................... 188 Capítulo 5 Isomería............................................................................................................................. 194 Capítulo 6 Contaminación ambiental ................................................................................................. 202 Capítulo 7 Química aplicada ............................................................................................................... 212 Capítulo 8 Materiales de importancia química.................................................................................... 224

TRILCE

UNIDAD

I

Estructura de la materia

El concepto de un cuerpo tan denso que ni la luz pudiese escapar de él, fue descrito en un artículo enviado en 1783 a la Royal Society por un geólogo inglés llamado John Michell. Por aquel entonces la teoría de Newton de gravitación y el concepto de velocidad de escape eran muy conocidas. Michell calculó que un cuerpo con un radio 500 veces el del Sol y la misma densidad, tendría, en su superficie, una velocidad de escape igual a la de la luz y sería invisible. En 1796, el matemático francés Pierre-Simon Laplace explicó en las dos primeras ediciones de su libro Exposition du Systeme du Monde la misma idea aunque, al ganar terreno la idea de que la luz era una onda sin masa, en el siglo XIX fue descartada en ediciones posteriores. En 1915, Einstein desarrolló la relatividad general y demostró que la luz era influenciada por la interacción gravitatoria. Unos meses después, Karl Schwarzschild encontró una solución a las ecuaciones de Einstein, donde un cuerpo pesado absorbería la luz. Se sabe ahora que el radio de Schwarzschild es el radio del horizonte de sucesos de un agujero negro que no gira, pero esto no era bien entendido en aquel entonces. El propio Schwarzschild pensó que no era más que una solución matemática, no física. En 1930, Subrahmanyan Chandrasekhar demostró que un cuerpo con una masa crítica, (ahora conocida como límite de Chandrasekhar) y que no emitiese radiación, colapsaría por su propia gravedad porque no había nada que se conociera que pudiera frenarla (para dicha masa la fuerza

de atracción gravitatoria sería mayor que la proporcionada por el principio de exclusión de Pauli). Sin embargo, Eddington se opuso a la idea de que la estrella alcanzaría un tamaño nulo, lo que implicaría una singularidad desnuda de materia, y que debería haber algo que inevitablemente pusiera freno al colapso, línea adoptada por la mayoría de los científicos. En 1939, Robert Oppenheimer predijo que una estrella masiva podría sufrir un colapso gravitatorio y, por tanto, los agujeros negros podrían ser formados en la naturaleza. Esta teoría no fue objeto de mucha atención hasta los años 60 porque, después de la Segunda Guerra Mundial, se tenía más interés en lo que sucedía a escala atómica. En 1967, Stephen Hawking y Roger Penrose probaron que los agujeros negros son soluciones a las ecuaciones de Einstein y que en determinados casos no se podía impedir que se crease un agujero negro a partir de un colapso. La idea de agujero negro tomó fuerza con los avances científicos y experimentales que llevaron al descubrimiento de los púlsares. Poco después, en 1969, John Wheeler acuñó el término "agujero negro" durante una reunión de cosmólogos en Nueva York, para designar lo que anteriormente se llamó "estrella en colapso gravitatorio completo". 1.

¿Qué es un agujero negro?

2. ¿Cómo se forma un agujero negro?

universo.iaa.es/php/158-horizonte-de-sucesos.htm

Aprendizajes esperados

Historia del agujero negro

Comprensión de información •

Clasificar los diferentes tipos de materia.

• Reconocer los cambios que ocurren en la materia. • Determinar la composición interna de la materia, y las características que se pueden determinar en forma directa o mediante un cambio. Indagación y experimentación • Comprobar las características, cambios y composición de la materia.

1

Química

http://www.sensorprod.com/images/temperature_site_image01.jpg

Materia

El desarrollo de la química a través de los tiempos ha permitido un avance significativo de la humanidad. Los avances en nuevos materiales, ha reducido costos e intenta reducir la contaminación. La Química investiga y analiza todo lo que se presenta en la naturaleza.

Materia Es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. La energía es una forma disipada de materia. Según Albert Einstein la materia y su equivalente en energía permanecen constantes en el Universo. E = m C2

C : 300 000 km/s (Velocidad de la luz)



m : masa de la sustancia que se transforma en energía. Se expresa en gramos, kilogramos.

Para una masa de 1 gramo de materia que viaja a la velocidad de la luz se transforma en 9x1020 ergios de energía (C= 3x108 cm/s).

División de la materia La materia se puede dividir por medios físicos o por medios químicos. Cuerpo



Molécula →

partes



átomo →

fragmentos → trozos → partículas partículas subatómicas

→ polvo

→ quark

Desde el cuerpo hasta el polvo existe el mismo contenido de material. La molécula conserva las propiedades de una sustancia química, y el átomo conserva las propiedades de un elemento químico. www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 5

1

Unidad I

La molécula es un conglomerado de átomos, unidos por enlace covalente. Al realizar el análisis de una porción de materia mediante espectrometría se determina la presencia de los tipos de elemento, pero la composición y el tipo de unión se realiza por otro tipo de análisis químico. Los átomos son tan pequeños que no se pueden ver a simple vista. Pero, sin embargo, sabemos de su presencia por las propiedades registradas en la materia.

Clasificación de la materia La materia se puede dividir en dos tipos:

Sustancia química: es una porción homogénea de materia formada por moléculas idénticas, átomos idénticos o iones idénticos, los cuales se unen por enlaces intermoleculares, enlaces intramoleculares, o por unión metálica.



La sustancia química puede ser:

Sustancia simple: es aquella que presenta un solo elemento químico.

Todos los elementos químicos son sustancias simples, los cuales se representan por símbolos químicos.



Algunas sustancias simples reciben nombres particulares, como por ejemplo ozono (O3), fósforo blanco (P­4), diamante (C), azufre (S8).

Sustancia compuesta: es aquella que presenta dos o más elementos químicos. Se representan mediante fórmulas químicas, señalando el número de átomos de cada elemento como subíndice.

El nombre de una sustancia compuesta se establece según reglas IUPAC, dependiendo si es orgánica o inorgánica.



Ejemplos: dióxido de carbono (CO2), ciclo hexano (C6H12), nitrato de potasio (KNO3).

Mezcla: es la unión de dos o más sustancias químicas en cualquier proporción, de masas o de volúmenes, sin alterar su naturaleza química. La mezcla presenta composición centesimal, es decir, porcentaje en masa, la cual varía según las cantidades mezcladas.

Una mezcla puede ser:





Mezcla homogénea: cuando se presenta una sola fase, es decir, los componentes no se diferencian. Las soluciones son mezclas homogéneas, que presentan una fase dispersa llamada soluto, y una fase dispersante llamada solvente. Ejemplos: vinagre, contiene una mezcla de ácido acético CH3COOH y agua. Acero, contiene una mezcla de hierro y carbono. Aire es una mezcla de gases de nitrógeno (N2), oxígeno (O2), dióxido de carbono, vapor de agua.

Mezcla heterogénea: cuando se presenta dos o más fases, es decir, los componentes se pueden diferenciar. Las suspensiones son mezclas heterogéneas. Ejemplos: arena con agua, una roca, una ensalada de verduras, ensalada de frutas... •

El estado termodinámico: es la condición a la que se encuentra un sistema, medido generalmente por tres condiciones de estado: presión, volumen y temperatura.



El sistema es una porción de materia a analizar que se aísla en forma imaginaria o real para ser estudiada.



• La fase es una porción homogénea de materia que forma parte de un sistema. De acuerdo al número de fases, el sistema puede ser monofásico, difásico, trifásico, se denomina sustancia pura a aquella porción de materia de composición definida que forma parte de una fase, llamada también componente del sistema.



Colegios

Trilce 6

Un sistema puede contener un solo componente y varias fases. Así por ejemplo, un sistema cerrado puede contener agua líquida, hielo y vapor de agua.

• El proceso es el cambio que experimenta un sistema, puede variar las condiciones de estado, manteniendo la composición química (fenómeno físico), o alterando la estructura interna de la materia sin variar a los elementos químicos (fenómeno químico). Central 6198 - 100

La lluvia es consecuencia del cambio de estado que experimenta el agua de vapor a líquido, llamada condensación.

Las reacciones químicas son fenómenos químicos.

La digestión que realizan los mamíferos es un proceso químico de sus alimentos, es una transformación de sustancias en otras sin alterar a los elementos.

http://www.dibujos.org/vaca-2.htm

Los cambios de estados de agregación son fenómenos físicos.

universo.iaa.es/php/158-horizonte-de-sucesos.htm

Química

Las propiedades de la materia son características que posee la materia en forma directa o mediante un cambio. El tamaño, el color, la forma, el volumen, la dureza… son propiedades físicas de la materia. La oxidabilidad, la combustibilidad, la corrosibilidad… son propiedades químicas de ciertas sustancias.

Leemos: Las primeras armas químicas Según un investigador de la Universidad de Leicester, fueron los persas del Imperio Sasánida los primeros en utilizar armas químicas en contra de sus enemigos romanos.Concretamente utilizaron gases venenosos contra la ciudad romana de Dura-Europos, en Siria Oriental, en el siglo III d.C. Para llegar a esta conclusión el investigador analizó los restos de 20 soldados romanos hallados en la base del muro de la ciudad. Bajo esta, los persas cavaron un túnel y encendieron betún y cristales de azufre para producir densos gases venenosos. Además, mediante fuelles, o chimeneas subterráneas, se ayudaba a generar y distribuir los mortales vapores.

www.trilce.edu.pe

El leopardo representa una porción de materia que puede ser estudiada, y determinar sus condiciones de estado.

http://www.novaciencia.com/ w p content/uploads/2009/01/arma_biologica.jpg

www.guiafe.com.ar/fotos-argentina/ details.php...

Actualmente la mitad de habitantes del planeta Tierra, no cuenta con los servicios modernos de energía, electricidad, gas natural o petróleo. Prepara sus alimentos quemando carbón o leña.

El grupo de romanos hallados quedó inconsciente en segundos y murieron en minutos, esto alentó al investigador de que posiblemente existiese alguna causa detrás, tras varios análisis dieron con el primer pueblo en utilizar armas químicas contra sus enemigos. Fuente: BBC Ciencia

Quinto año de secundaria 7

1

Unidad I

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. El Universo solo está formado de materia. II. Existe cinco estados de agregación de la materia.

Explicación

2. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

I. En una porción de materia existe sólo una sustancia química.

(

)



II. La parte que conserva las propiedades de un elemento es la molécula.

(

)



III. Todos los elementos químicos son sustancias simples.

(

)



Rpta: ____________

3. Relaciona:

I. Bronce

A Sustancia simple



II. Aluminio

B. Compuesto químico



C. Mezcla homogénea

Rpta: ____________

4. Completa:

En la _____________ de la materia, la parte definida de forma regular se denomina _____________.

5. Clasifica como sustancia simple, compuesto o mezcla:

I. Acero

_____________



II. Iodo molecular

_____________



III. Sal común

_____________

6. Una porción de materia denominada “A” se somete a una destilación, obteniéndose sustancias “B” y “C”. Si la descomposición de B forma a dos elementos químicos, mientras que “C” presenta un solo elemento químico. Clasifica como mezcla, sustancia simple y sustancia compuesta a A, B y C respectivamente. Colegios



Rpta: ____________

8. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

I. La materia solo se presenta en tres estados. ( )



II. Los cambios de energía se originan solo mediante cambios químicos. ( )

III. La destilación permite separar los componentes de una mezcla homogénea. ( ) 9. De las proposiciones, marca cuáles son correctas:

I. En la mezcla de dos sustancias se altera la naturaleza química de cada una de ellas.

II. La ebullición es un proceso químico endotérmico.

III. Los cambios de estado se originan por ruptura de enlaces intermoleculares.



a) Solo I

b) Solo II



d) II y III

e) I y III

c) I y II

Rpta: ____________

Trilce 8

7. Durante la colisión de protones se puede originar una energía de 3,6x1024 erg. ¿A qué masa corresponde dicha energía?

Central 6198 - 100

Química 10. Para los siguientes procesos, ¿cuántos son eventos químicos y cuántos son eventos físicos respectivamente?

I. Fusión del hielo de agua



II. Licuación del gas butano



III. Oxidación de una varilla de hierro



IV. Fermentación de glucosa



V. Combustión de la gasolina



a) 2 y 3

b) 3 y 2



d) 4 y 1

e) 5 y 0



II. Las propiedades de la materia solo se muestran mediante un cambio químico o físico.



III. La sublimación de la naftalina es un proceso endotérmico.



a) VVV

b) VVF



d) FVV

e) FFV



11. Clasifica las siguientes propiedades como físicas con una (F) o químicas con una (Q).



III. Tenacidad _____________



IV. Oxidabilidad _____________

12. ¿Qué propiedad de la materia explica la resistencia de un cuerpo a ser roto o dividido?

a) Dureza b) Tenacidad c) Maleabilidad d) Fragilidad e) Ductibilidad

I. La tenacidad mide la resistencia que ofrece un sólido para cambiar su estado de reposo o de movimiento.

II. Todos los cambios endotérmicos.

estado

son

III. La inercia y la maleabilidad son propiedades físicas de la materia.



¿Cuáles son correctas?



a) Solo I

b) Solo II c) Solo III



d) I y II

e) I y III

15. ¿Cuántas de las siguientes propiedades son físicas y cuántas son químicas, respectivamente? I. Oxidabilidad

II. Volatilidad



IV. Inflamabilidad

III. Combustibilidad

13. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

V. Corrosibilidad





a) 3 y 2



d) 2 y 3

I. Según la clasificación de la materia, solo puede ser mezcla o sustancia química.

de

I. Dureza _____________ II. Maleabilidad _____________

c) VFV

14. De las proposiciones:

c) 1 y 4





b) 4 y 1

c) 1 y 4

e) 0 y 5

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Todo lo que existe en el universo es materia.

II. La materia idénticos.

solo

presenta

Explicación

átomos

III. Los átomos de un mismo elemento contiene el mismo número de protones.

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Quinto año de secundaria 9

1

Unidad I

I. Inflamabilidad

________________

II. Volatilidad

________________

B. Mezcla



________________

C. Compuesto químico

9. Determina el tipo de proceso físico o químico en cada caso:

2. Relaciona:

I. Bronce



II. Azufre



A. Sustancia simple

Rpta: ____________

3. Completa: La sustancia química simple contiene ________________ elemento(s) mientras que la sustancia ________________ posee varios elementos químicos.

4. Clasifica las siguientes propiedades como intensivas o extensivas:



I. Dureza

________________

II. Extensión

________________



________________

III. Ductibilidad

5. Clasifica a las siguientes porciones de materia en sustancia simple, compuesta, mezcla homogénea o mezcla heterogénea:



I. La corrosión de un barco de hierro en el mar de Paita. ___________



II. La fundición de cobre en una metalúrgica para mezclarlo con estaño. ___________



III. La sublimación del hielo seco, formando gas carbónico. ___________



IV. La fermentación de la sacarosa para la obtención de alcohol. ___________

10. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

I.

Las propiedades químicas que presentan las sustancias son propiedades intensivas.



II. Una mezcla puede contener un solo componente en diferentes estados de agregación.



III. Cuando se produce una mezcla, se altera la naturaleza de los componentes en forma física y química. a) VVV

I. Vino

________________



II. Cloro gaseoso

________________





III. Gas hilarante

________________

d) VFF

6. Halla la cantidad de energía (en ergios) que puede liberar 2,5 mg de uranio.

b) VVF

c) VFV

e) FFF

11. De las proposiciones:

I. El ozono y el vinagre son sustancias químicas.

7. ¿Qué masa es capaz de producir 4,5x1018 erg de energía por radiación nuclear?

II. El átomo es la parte más pequeña de la materia que conserva las propiedades de un compuesto.



III. Los gases nobles son sustancias simples de moléculas monoatómicas.





¿Cuáles son correctas?



a) Solo I b) Solo II



d) I y II



Rpta: ____________

Rpta: ____________

8. Clasifica las siguientes propiedades como físicas o químicas:

Colegios

Trilce 10

III. Maleabilidad

c) Solo III

e) I y III

Central 6198 - 100

Química 12. Indica una mezcla homogénea:

I. Bronce II. Salmuera



a) I y II



d) Solo I e) I, II y III

b) I y III

III. Aluminio c) II y III

13. Indica el número de procesos físicos y el número de procesos químicos:

I. La corrosión de una embarcación en el mar del Callao.



II. La caída de un huayco en el centro de Ayacucho.



III. La destilación de petróleo para la obtención de gasolina.



IV. La fermentación de la caña de azúcar.



V. La solidificación de sulfato de cobre por exceso de cristales.



a) 4 y 1

b) 3 y 2



d) 1 y 4

e) 5 y 0

14. De los mencionados, ¿cuáles son propiedades físicas?

I. Inercia II. Extensión III. Color



a) I y II

b) I y III



d) Solo I

e) I , II y III

c) II y III

15. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

I. La sedimentación en una suspensión por acción de la gravedad representa un proceso químico. ( )

II. Todos los cambios químicos generan nuevas sustancias y elementos químicos.

(

)

III. Los procesos físicos no alteran la estructura interna de la materia. ( )

c) 2 y 3

Actividades complementarias

Investiga un poco más: Explica brevemente anisotropía e isotropía.

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Quinto año de secundaria 11

Estructura atómica

creativestock.es/tubos-ensayo/

2

Unidad I

Los análisis químicos de la materia requieren de bases estructurales de la materia, como su composición.

¿Se trata de tamaño? Cuando se han conocido una serie de propiedades de la materia, en particular las intensivas, y se ha deseado formar nuevas sustancias con las mismas características, ha sido necesario establecer la parte interna de la materia. Los estudios han establecido que mediante la nanotecnología se puede generar nuevos materiales con propiedades particulares. En la división de la materia se determinó la presencia de una porción de materia que influye en las propiedades de la misma. Átomo: es una porción mínima de materia que conserva las propiedades de los elementos químicos. Es un sistema de energía estable. Presenta dos partes:

Núcleo atómico: es la parte central del átomo que contiene el 99,99% de la masa de todo el átomo. Posee alta densidad. Su tamaño es 10 000 veces menor que el tamaño del átomo. Presenta carga positiva, debido a la presencia de particulas positivas llamadas protones.



Nube electrónica: es la región de energía que rodea al núcleo. Determina el tamaño del átomo. También se denomina zona extra nuclear. Tiene carga negativa debido a la presencia de partículas negativas llamadas electrones.

En el átomo se presenta una serie de partículas subatómicas, de las cuales las fundamentales son los protones, neutrones y electrones. Los protones y los neutrones están formados de quark, y los electrones son partículas elementales.

Colegios

Trilce 12

Central 6198 - 100

Química Definiciones atómicas:

Número atómico: es un parámetro que identifica a un elemento. Se llama carga nuclear. Determina el número de protones. Su valor se registra en la tabla periódica. Número atómico (Z)

=

número de protones



Número de masa: llamado número de nucleones. Señala en forma aproximada la masa del átomo expresado en unidades de masa atómica (UMA). En la mayoría de átomos se cumple que el número de masa es mayor o igual que el doble del número atómico.



Su valor se aproxima a la masa atómica registrada en la tabla periódica. Número de masa (A) = número de protones + número de neutrones

Núclido: es la representación de un átomo neutro (número de protones = número de electrones) colocando el número atómico, número de masa y el símbolo químico así AZ E . Ejemplo: 56 26 Fe

átomo de hierro

Z=26, A=56 Contiene 26 protones, 30 neutrones y 26 electrones.

Estado de oxidación: es la carga aparente o real de un elemento, debido a una ganancia de electrones (reducción) o pérdida de electrones (oxidación). Estado de oxidación = Número de protones - número de electrones

Ion: es un átomo cargado debido a una transferencia de electrones. Existen dos tipos de iones:



Ion positivo: llamado también Catión. Se forma cuando un átomo neutro pierde electrones (oxidación).





Ion negativo: llamado también Anión. Se forma cuando un átomo neutro gana electrones (reducción).



Z

Ex+ ⇒

nro. de electrones= Z - x ;



Ejemplo: indique la composición atómica de:



Nro. de protones = 29



Nro. de neutrones = 64 - 29 = 35



Nro. de electrones = 29 - 2 = 27

Partícula subatómica Símbolo

p+

Descubridor Carga unitaria Carga eléctrica Masa

Rutherford +1 +1,6.10-19 C 1,0073 uma

www.trilce.edu.pe

protón

64 29

Z

E x - ⇒ nro. de electrones =Z+x

Cu2 +

neutrón nº Chadwick 0 cero 1,0087 uma

electrón eThomson -1 -1,6.10-19 C 0,00055 uma

Quinto año de secundaria 13

foros.monografias.com/showthread.php?t=48327

2

Unidad I

La colisión de protones libera una gran cantidad de energía, produciéndose una fusión nuclear, que pudo recrear la formación del universo. Y además permitió obtener una nueva forma de energía.

A los átomos de un mismo elemento, con igual número atómico y diferente número de masa se llaman isótopos o hílidos.

Leemos:

También constituido por átomos de carbono, como el diamante, ha resultado ser un 58 por ciento más duro que la piedra preciosa, o al menos, eso aseguran en la revista New Scientist. El equipo que lo ha descubierto, dirigido por Zicheng Pan en la Universidad de Shangai, ha realizado pruebas de tensión que determinan estos datos, y también nos explican que este tipo de materiales (los lonsdaleites) se forman raramente cuando los meteoritos que contienen grafito golpean la Tierra.

Colegios

Trilce 14

nte.ht 20diam a 00402/ .com/2 foastro www.in

Una de las clásicas preguntas del Trivial y programas de televisión tiene los días contados, y es que ante el clásico ¿cuál es el material más duro? El diamante ya no será una respuesta correcta. Ya hemos hablado en otras ocasiones de materiales, principalmente artificiales o compuestos más duros que el diamante, pero en esta ocasión, estamos ante otra substancia natural, bautizada como lonsdaleite.

ml

El diamante ya no es el material natural más duro

Pese a esta dureza y por otro lado, el nitruro de boro también ha resultado ser un 18% más duro que el diamante realizando las mismas pruebas (aunque en este caso se trate de un compuesto), y es más versátil que el diamante y el lonsdaleite, ya que es estable con oxígeno a temperaturas más altas de diamante. Y esto lo hace ideal para colocarlo en la punta de corte y herramientas de perforación que operan a altas temperaturas.nte: Itv News

Central 6198 - 100

Química Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. Los protones y los neutrones son partículas elementales. II. La masa del átomo se concentra en el núcleo atómico.

Explicación

2. Completa:

La ________________ determina el tamaño del átomo, que tiene carga ________________.

3. Relaciona:

I. Protón



II. Neutrón



A. Partícula elemental

B. Partícula fundamental C. Partícula negativa

Rpta: ____________

3. Un átomo posee un número de neutrones que excede en 36 unidades más que el número de protones. Si el número de masa es 136. Halla el número atómico.

Rpta: ____________

4. Un elemento de carga nuclear +4,8x10-18 C tiene una masa atómica de 64,89 uma. Halla el número de neutrones.

Rpta: ____________

5. Un anión divalente de número de masa 84 presenta 48 neutrones. Halla el número de electrones.

7. Determina la composición atómica del núcleo 2+ . del ión cúprico 64 29 Cu

8. Un elemento posee dos isótopos cuyos números de masa suman en total 168 y presentan en total 88 neutrones. Halla el número atómico.

Rpta: ____________

9. Un anión monovalente presenta un número de neutrones que excede en 60% del número de protones. Si el número de masa es 260. Halla el número de electrones.



Rpta: ____________

Rpta: ____________

Rpta: ____________

6. Un catión trivalente posee 54 electrones y 60 neutrones. Halla el número de masa.

10. Un catión divalente es isoelectrónico con el kriptón y es isótono con el hierro; 56 26 Fe . Halla el número de masa.





Rpta: ____________

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Rpta: ____________

Quinto año de secundaria 15

2

Unidad I

11. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

I. Todos los átomos contienen neutrones.



II. La masa del protón es mayor que la masa del neutrón.

III. Los electrones elementales.

a) VVV

b) VVF



d) FFF

e) FFV

no

son

16

b) 74



d) 78

e) 80

c) 75

c) VFF

I. La carga del protón es similar a la carga de un neutrón. II. La masa del átomo se concentra en el núcleo debido a la presencia de electrones.



III. La masa del neutrón es mayor que la masa del electrón.



¿Cuáles son correctas?



a) Solo I

b) Solo II



d) I y II

e) I , II y III

Trilce

a) 70

14. Un elemento contiene 35 neutrones, 30 protones y 28 electrones por átomo. Entonces:



Colegios



partículas

12. De las proposiciones:

13. La masa atómica de un elemento de número atómico 75 es 149,89 uma. ¿Cuántos neutrones posee?

c) Solo III



I. La masa atómica aproximada es 65 uma.



II. Su carga nuclear es 4,8x10-18 C.



III. El estado de oxidación es +2.



¿Cuáles son correctas?



a) Solo I



d) I y II

b) Solo II c) Solo III e) I, II y III

15. Un catión trivalente posee una carga nuclear de +4,8x10-18 C, con una masa de 64,99 uma. Halla el número de partículas subatómicas fundamentales en total.

a) 95

b) 97



d) 99

e) 91

c) 93

Central 6198 - 100

Química Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición El átomo es indivisible.

Explicación

II. La parte central del átomo tiene carga positiva. 2. Completa:

En el átomo la parte que determina el tamaño se denomina ________________.



Y la parte que señala la masa se llama ____________________________________.

3. Relaciona: I. Protón



A. Chadwick

II. Neutrón

B. Rutherford



C. Thomson

Rpta: ____________

4. En un átomo de número de masa 168 presenta un número de neutrones que excede en 20 unidades al número de protones. Halla el número atómico.

Rpta: ____________

5. Completa el siguiente cuadro: Especie química

Z

A

carga

Nro. de p+

Nro. de e-

Nro. de nº

23 11

Na

56 26

Fe3 +

127 1 53

I

200 80

Hg

6. ¿Cuántos electrones posee un anión monovalente de número de masa de 200 y con 120 neutrones?

Rpta: ____________

7. Un elemento posee dos isótopos de número de masa 60 y 62 que presentan en total 64 neutrones. Halla la carga nuclear.

Rpta: ____________

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Quinto año de secundaria 17

2

Unidad I

8. Completa el siguiente cuadro: Especie 64 29

Cu

Z

A

carga

35

80

1-

protones

neutrones

electrones

2+

75

33

36

3+ 12 9. ¿Qué elemento químico presenta un número

83

54

14

10



III. La masa de la nube electrónica es mayor que la masa del núcleo atómico.



¿Cuáles son correctas?



a) Solo I b) Solo II



d) I y II

idéntico en la cantidad de protones, neutrones y electrones, sabiendo que la suma del número atómico con el número de masa es 60?

Rpta: ____________

c) Solo III

e) I, II y III

10. Un catión monovalente es isoelectrónico con el argón ( 40 18 Ar ) y es isótono con la especie del



hierro ( 56 26 Fe ). Halla el número de masa.

13. Un catión divalente presenta 86 electrones y 100 neutrones. Halla el número de masa.

Rpta: ____________



a) 184

b) 186



d) 190

e) 196

11. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

I. Los isotopos del hidrógeno presentan en total 6 neutrones.



II. La molécula del agua pesada presenta en total 11 protones.



III. El protio carece de neutrones.

14. De los mencionados, ¿cuál no es isótono con los demás?

a)

32 16



d)

40 20

15. De

a) VVV



d) FVV

b) VVF

c) 188

S Ca

31 Si c) 15P

b)

30 14

e)

29 13

acuerdo

Al

a

la

relación

mostrada:

nºde p+ + nº de e = 3 ; para un catión divalente nº de n

c) VFV

de número de masa 66. Halla

e) FFV

el número

atómico. 12. De las proposiciones:

I. La masa del neutrón es mayor que la masa del protón.



a) 38



d) 44



b) 40

c) 42

e) 46

II. Todos los elementos químicos poseen isótopos.

Colegios

Trilce 18

Central 6198 - 100

Química Actividades complementarias

Investiga un poco más: ¿Qué es un quark y cuál es su clasificación?

Glosario Elemento químico: porción de materia formada por átomos con el mismo número de protones. Isótopos:

átomos de un mismo elemento químico con igual número de protones.

Isótonos:

átomos de elementos diferentes con igual número de neutrones.

Isóbaros:

átomos de elementos diferentes con igual número de masa.

Isoelectrónicos: átomos o iones con igual configuración electrónica, con igual número de electrones.

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Quinto año de secundaria 19

Teorías atómicas

www.tayabeixo.org/biografias/democrito.htm

3

Unidad I

Demócrito considera que al fraccionar una manzana, esta presentará una última parte, la cual no presenta división llamada átomo que significa SIN PARTES.

Ideas filosóficas: en el año 400 a.C. los filósofos griegos Leucipo y Demócrito plantean que la división de la materia presenta una última parte llamada átomo. John Dalton: profesor inglés, basándose en la teoría filosófica plantea la primera atómica con los siguientes postulados: Primer postulado: la materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos.



Segundo postulado: los átomos son indivisibles e indestructibles.



Tercer postulado: los átomos de un mismo elemento son idénticos y de elementos diferentes son diferentes.



Cuarto postulado: en una reacción química se produce un reordenamiento de átomos en una proporción fija y definida.

chikozzexizsccfv.blogspot.com/



Según Dalton, el átomo es una esfera compacta. Colegios

Trilce 20

Central 6198 - 100

Química Joseph John Thomson El descubrimiento de la electricidad por Benjamín Franklin y el descubrimiento de los rayos catódicos, hacen que Thomson proponga una teoría atómica con los siguientes postulados: Primer postulado: el átomo presenta pequeñas partículas incrustadas de carga negativa llamadas electrones.



Segundo postulado: un átomo es eléctricamente neutro, si la parte positiva es igual a la parte negativa.



Tercer postulado: si un átomo gana electrones se carga negativamente, y si pierde electrones se carga positivamente. atomosuper28.blogspot.com/2008/10/modelo-atmi...



Una esfera compacta con partículas de carga negativa incrustadas en una masa de carga positiva. Modelo conocido como BUDÍN CON PASAS.

Ernest Rutherford El descubrimiento de la radiactividad por Henry Becquerel, y el estudio de los esposos Curie, hacen que Rutherford haga pasar rayos alfa sobre una lámina de oro y propone una teoría con los siguientes postulados: Primer postulado: el átomo es una esfera esencialmente hueca o vacía



Segundo postulado: la masa del átomo se concentra en el núcleo atómico, contiene el 99,9%.



Tercer postulado: el tamaño del átomo es diez mil veces el tamaño del núcleo.



Cuarto postulado: los electrones giran alrededor del núcleo perdiendo energía. atomosuper28.blogspot.com/2008/10/modelo-atmi...



El modelo se asemeja al sistema planetario.

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Quinto año de secundaria 21

3

Unidad I

Radiaciones electromagnéticas

globalisacion.wordpress.com/.../

surescolar.diariosur.es/.../articulo.php?id=2851

Son ondas que llevan energía solamente, y viajan a la velocidad de la luz en el vacío. Son generadas por campos eléctricos y magnéticos.

Las comunicaciones usan ondas electromagnéticas que pueden causar daño al hombre. Actualmente se recomienda no exceder de tres minutos en el uso del celular.

100

Longitud de onda en nm

1 106

IR 400

500

10

102

600

103

700

800

104

Longitudes de onda larga

UV

Rojo

Anaranjado

Amarillo

Amarillo verdes

Verde

Azul verdoso

Azul

Violetra

Longitudes de onda corta

Radiaciones que forman el espectro electromagnético

105

Luz visible Rayos X

UV (Ultravioleta)



IF (Infrarojos)

Para una onda electromagnética se cumple:

C = λ. f

E fotón= h.f

Donde:

C = velocidad de la luz (3.108 m/s = 3.1010 cm/s)



f = frecuencia (1/s = Hertz)



h = constante de Planck



h = 6,62 x 10-27 ergios.s = 6,62 x 10-34 Juole.s

Colegios

Trilce 22

Central 6198 - 100

Química Niels Bohr Basándose en el átomo de hidrógeno, plantea una teoría atómica con los siguientes postulados: • Primer postulado: los electrones giran alrededor del núcleo sin ganar ni perder energía, generando niveles estacionarios de energía.

En =

- 13, 6 ev 2 n



Cuando el electrón se aleja más del núcleo posee menos energía, se mueve más lentamente, pero la energía del nivel se incrementa.



Segundo postulado: los electrones giran alrededor del núcleo en orbitas circulares.

rn = 0529.n

2

o

A



La distancia del nivel de energía al núcleo se incrementa progresivamente.



Tercer postulado: en estado excitado los electrones pueden caer o subir de nivel liberando o absorbiendo energía, mediante cuantos o fotones. TE = E1 - E2 = h.f

Leemos: vez 04147

Teletransportan por primera información entre dos átomos

Anteriormente si se había logrado la teletransportación con fotones a través de muy largas distancias, con fotones y conjuntos de átomos, y con dos átomos cercanos, con la acción intermediaria de un tercer átomo, pero nunca se había proporcionado un medio útil de almacenamiento y gestión de la información cuántica a larga distancia. Según publica la revista Science los científicos informan que, con su método, tal transferencia de información de átomo a átomo puede recuperarse con una exactitud perfecta en un 90% de las veces. www.trilce.edu.pe

/noticia om/... aldia.c ordest e www.n

Este logro supone un paso significativo hacia el procesamiento cuántico de información, esto es, hacia la creación de los ansiados ordenadores cuánticos.

.php?i=

Un equipo de científicos del Joint Quantum Institute (JQI), de la Universidad de Maryland y de la Universidad de Michigan, ha conseguido teletransportar información entre dos átomos situados en dos recintos no conectados entre sí, y separados por una distancia de un metro.

Los investigadores aseguran que el sistema desarrollado podría sentar las bases para un “repetidor cuántico” a gran escala. Un repetidor cuántico permitiría entrelazar las memorias cuánticas a través de vastas distancias. Todos estos pasos resultan esenciales para el desarrollo de un nuevo concepto de información basado en la naturaleza cuántica de las partículas elementales, que promete llegar a abrir increíbles posibilidades al procesamiento de datos. Los especialistas vaticinan la realidad cuántica llegará a revolucionar el mundo de la información. Fuente: Tendencias 21

Quinto año de secundaria 23

3

Unidad I

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. La idea filosófica de Demócrito se basa en una división atómica. II. Según la Teoría de Dalton, el átomo es divisible.

Explicación

7. ¿Cuántos fotones de 150 Mhz de frecuencia son necesarios para producir una energía de 662 ergios?

2. Relaciona:

I. Dalton

A. Átomo compacto



II. Thomson B. Átomo cargado



Rpta: ____________

C. Átomo vacío

8. Con respecto al teoría atómica de Bohr, ¿a qué distancia del núcleo se encuentra un electrón si la energía de dicho nivel es -3,4 eV?

Rpta: ____________



3. Completa:

Según la teoría atómica de ________________ el átomo es esencialmente________________ porque

su

masa

se

concentra

en

el

_________________________.

4. Una emisora de Lima-Perú emite una señal con una frecuencia de 108 Mhz. Determina la longitud de onda de dicha radiación.

Rpta: ____________

5. Se inventa un nuevo dispositivo electrónico llamado VAL56 que utiliza una radiación electromagnética de longitud de onda de 150 nm, para producir un holograma de 1 m3 de TRILCE durante una hora. ¿Qué energía por fotón emite VAL56 para producir TRILCE durante un segundo?

Colegios

Rpta: ____________

Trilce 24

9. De los postulados:

I. Los átomos de un mismo elemento son iguales.



II. La masa del átomo se concentra en el núcleo.



III. Cuando ocurre una reacción, los átomos se reordenan.



¿Cuáles corresponden a Dalton?



a) Solo I

b) Solo II



d) I y II

e) I y III

c) Solo III

10. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

I. Leucipo planteo la idea de átomo.



II. La existencia de isótopos en el átomo fue propuesto por Dalton en su Teoría atómica.

Rpta: ____________

6. Halla la frecuencia en Mhz de una radiación electromagnética cuya longitud de onda es 1200 nm.

Rpta: ____________

III. Rutherford determina la existencia del núcleo atómico.

a) VVV



d) FFV

b) VVF

c) VFF



e) VFV Central 6198 - 100

Química 11. En el espectro de emisión de un elemento se registra una longitud de onda de 6000 nm. ¿A qué frecuencia corresponde?



¿Cuáles son correctas?



a) Solo I





d) I y II

a) 5.10 Mhz 6

c) 5.105



b) 5.10

8

c) Solo III

e) I,II y III

d) 2.105 14. Halla la distancia del núcleo al electrón más cercano.

e) 2.106 12. En el espectro de emisión de un elemento se º. ¿A qué registra una longitud de onda de 6000 A frecuencia corresponde? a) 5,106 Mhz

b) 5,108

c) 5,105

d) 2,105



e) 2,106



a) 530 pm b) 53



d) 5300

I. La teoría atómica de Bohr explica los espectros atómicos de los elementos químicos.



II. La comparación de tamaños del átomo con el núcleo se determinó mediante un microscopio.



III. La presencia de electrones en el átomo fue propuesta por Thomson.

c) 5,3

e) 0,53

15. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

I. La presencia de cargas negativas llamados electrones hacen que el átomo tenga carga negativa según Thomson.



II. La masa de cualquier átomo se concentra en el núcleo.



III. En un átomo, el tamaño se determina por la relación de protones con el número de neutrones.



a) VVV

b) VVF



d) FVF

e) FFF

13. De las proposiciones:

b) Solo II



c)

VFV

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Según Dalton el átomo es una esfera cargada.

Explicación

II. El filósofo griego Leucipo propuso la idea de electrón. 2. Relaciona:

I. Rutherford

A. Núcleo atómico



II. Thomson

B. Electrón



C. Neutrón



Rpta: ____________

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Quinto año de secundaria 25

3

Unidad I

10. En el átomo de Bohr, ¿a qué distancia del núcleo se encuentra un electrón cuya energía por nivel Según la teoría atómica de ________________ es -0,85 eV?

3. Completa:

el átomo es indivisible y es ________________ siendo un átomo ___________________.



Rpta: ____________

4. El postulado: “La masa del átomo se concentra 11. Indica con verdadero (V) o falso (F) según en el núcleo atómico” corresponde a: corresponda:

Rpta: ____________

I. Según Dalton la masa del átomo se concentra en el núcleo.

5. De los postulados:





I.

III. Según Rutherford los electrones giran alrededor del núcleo perdiendo energía.



II. El tamaño del átomo es 10 000 veces el tamaño del núcleo. III. Los electrones giran alrededor del núcleo



El átomo presenta cargas negativas llamados electrones.

II. Según Thomson el átomo es una esfera cargada.

a) VVV

b) VVF

d) FFV

e) FFV

c) FVV

perdiendo energía



¿Cuáles corresponden a la teoría atómica de 12. Indica la relación entre la carga y la masa del Rutherford? electrón:



Rpta: ____________



a) 91,23

b) 1,76x108 c) 1,55x106

d) 1 e) 0,567 6. Halla la frecuencia en Mhz de una radiación electromagnética de longitud de onda de 1200 nm. 13. De los postulados, ¿cuáles inconsistencia a la actualidad? Rpta: ____________

presentan

I. El átomo es esencialmente vacío.

7. Determina la energía por fotón de una radiación cuya frecuencia es 5.108 Mhz (en ergios).

II. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos.



III. Los electrones giran alrededor del núcleo en orbitas circulares.



Rpta: ____________

8. Calcula la longitud de onda en picómetros de una radiación electromagnética cuya frecuencia es 100 Mhz.

Rpta: ____________



Rpta: ____________

a) Solo I

b) Solo II

d) I y II

e) II y III

c) Solo III

14. Calcula la longitud de onda de una radiación electromagnética cuya frecuencia es de 100 Mhz. 9. Determina el número de fotones de una 25 radiación de 3x10 Hz es capaz de producir 662 ergios de energía. a) 3 m b) 30 c) 0,3

Colegios

Trilce 26



d) 300

e) 3000

Central 6198 - 100

Química 15. Halla la energía producida por la caída de un electrón del quinto nivel al segundo nivel según la teoría atómica de Bohr.

a) 2,856 eV

b) 0,544

c) 1,245

d) 1,456

e) 2,854

Actividades complementarias

Investiga un poco más:

¿Qué es una emisión alfa, y quién lo descubrió?

Glosario Radiactividad: es la emisión de energía acompañada de partículas subatómicas debido a la inestabilidad del núcleo. Fusión nuclear:

es la unión de núcleos liberando energía.

Fisión nuclear:

es la ruptura de núcleos pesados para obtener isótopos más livianos.

Fotón: pequeño paquete de energía. Onda: recorrido que realiza una porción de energía o materia. Longitud de onda: es la distancia entre dos crestas o valles consecutivos. Frecuencia:

es el número de ondas por segundo.

Periodo:

es el tiempo que demora en recorrer una onda.

Órbita: es la trayectoria que realiza una partícula.

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Quinto año de secundaria 27

Configuración electrónica x2

z

Nodos de la función densidad electrónica (probabilidad)

y

x

http://www.unlu.edu.ar/~qui10017/IQ_G04.htm

4

Unidad I

Distancia al núcleo n = 3 (Na)

Actualmente la representación del átomo se realiza en forma matemática a través de funciones de onda.

Establece que la presencia de electrones en la región externa del átomo determina las propiedades de los elementos.

¿Cómo saber cuántos electrones posee el último nivel de un átomo, si estos no se ven? Las teorías atómicas proponen ideas sobre la composición del átomo. Establecen la presencia de partículas subatómicas, y su influencia en las propiedades. Sin embargo, actualmente se recurre a nociones matemáticas para explicar cómo sería la posible distribución de electrones. Bohr propuso trayectorias circulares para los electrones y Sommerfield propuso trayectorias elípticas. Naturaleza dual de la materia: Luis D´Broglie Para pequeñas partículas que viajan a grandes velocidades, presentan doble comportamiento de onda y masa a la vez.



l= Longitud de onda

h

m= masa

m=

m.v

v = velocidad



h = constante de Plank=6,62.10-27 ergios.s

Principio de incertidumbre: Heisemberg “Es imposible determinar con exactitud la posición y la cantidad de movimiento de un electrón, en forma simultánea.

Colegios

Trilce 28

Central 6198 - 100

Química Ecuación de Onda: Schördinger Es una proposición matemática que mediante probabilidades intenta describir en forma relativa la posición de un electrón. Usa la función de onda descrita por Psi (y). Tx Tp $ h 2r

Tx = variación en la posición Tp = variación en la cantidad de movimiento

Es una ecuación diferencial de segundo orden. De la cual se obtienen tres parámetros, llamados números cuánticos. Se muestran orbitales tipo: s, p, y, d. y

y y

x

z

x

x z

z

2s: n - 2 L=0 m=0

1s: n - 1 L=0 m=0

∂Ψ 2 ∂Ψ 2 ∂Ψ 2 + 2 + 2 =κ ∂x 2 ∂y ∂z

3s: n - 3 L=0 m=0

La tercera capa (n = 3) 3s

3p

3d

x

z y

z

px

x

y x

z

y

y

x

x

x

z

dyz

x pz subcapa p

www.trilce.edu.pe

dxy

z

y

py

y

subcapa s

z

z

y

dxz

z

y

y

x

x

dx2-y2

dz2

http://www.uhu.es/quimiorg/imagenes/orbitales.jpg

z

subcapa d

Quinto año de secundaria 29

4

Unidad I

Actualmente se conocen cuatro tipos de números cuánticos: •

Número cuántico principal (n): señala el tamaño de un orbital y se relaciona con el nivel.

n=1, 2, 3, 4,5,….. • Número cuántico secundario o azimutal ( l ): señala la forma de un orbital y se relaciona con el subnivel.

l=0,1,2,3,4,…(n-1) s,p,d,f,g,…

• Número cuántico magnético (ml ): señala la orientación de un orbital en el espacio. ml = l, ..........0.........+ l • Número cuántico de spin (ms): señala el sentido de giro de un electrón alrededor de su propio eje. ms=-1/2 ó +1/2 z http://www.eis.uva.es/~qgintro/atom/imagenes/or

l= 3

x y

Subcapa "f"

Principio de exclusión de Pauli: en un átomo no puede existir dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales, por lo menos se diferencian en uno de ellos. Principio de máxima multiplicidad de Hund: en un subnivel los electrones se colocan en todos los orbitales y luego se llenan o se aparean. En la notación cuántica 3d6 se da información que existen 6 electrones en el subnivel d del tercer nivel. electrón

↑↓









ml

-2

-1

0

+1

+2

Regla de Möller: los electrones se distribuyen en subniveles de menor a mayor energía. Se completa un subnivel y se pasa al siguiente hasta presentar el total de electrones. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f10 6d10 7p6 Se puede usar gases nobles en la configuración electrónica: [He, Ne] : [Ar, K] [Xe, Rn] Colegios

Trilce 30

nsnp

: ns(n - 1) dnp : ns(n - 2)f(n-1)dnp Central 6198 - 100

Química

Leemos: Configuración electrónica del átomo de cobre Sus propiedades conductoras se deben a la facilidad de circulación que tiene su electrón más exterior (4s).

Los desarrollos tecnológicos que produjeron la primera revolución industrial no hicieron uso de la electricidad. Su primera 29 P aplicación práctica 34/36N generalizada fue el telégrafo eléctrico de Samuel Morse (1833), que revolucionó las telecomunicaciones. La generación masiva de electricidad comenzó cuando, a fines del siglo XIX, se extendió la iluminación eléctrica de las calles y las casas. La creciente sucesión de aplicaciones que esta disponibilidad produjo hizo de la electricidad una de las principales fuerzas motrices de la segunda revolución industrial. Más que de grandes teóricos, como Lord Kelvin, fue éste el momento de grandes inventores como Gramme, Westinghouse, von Siemens y Alexander Graham Bell. Entre ellos destacaron Nikola Tesla y Thomas Alva Edison, cuya revolucionaria manera de entender la relación entre investigación y mercado capitalista convirtió la innovación tecnológica en una actividad industrial. Tesla, un inventor serbio-americano, descubrió el principio del campo magnético rotatorio en 1882, que es la base de la maquinaria de corriente alterna. También inventó el sistema de motores y generadores de corriente alterna polifásica que da energía a la sociedad moderna.

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ipedia. org/wik Michael Faraday relacionó el magnetismo con la electricidad.

es.wik

Mientras la electricidad era todavía considerada poco más que un espectáculo de salón, las primeras aproximaciones científicas al fenómeno fueron hechas en los siglos XVII y XVIII por investigadores sistemáticos como Gilbert, von Guericke, Henry Cavendish, Du Fay, van Musschenbroek y Watson. Estas observaciones empiezan a dar sus frutos con Galvani, Volta, Coulomb y Franklin, y, ya a comienzos del siglo XIX, con Ampère, Faraday y Ohm. No obstante, el desarrollo de una teoría que unificara la electricidad con el magnetismo como dos manifestaciones de un mismo fenómeno no se alcanzó hasta la formulación de las ecuaciones de Maxwell (1861-1865).

i/Elect ricidad

La historia de la electricidad como rama de la física comenzó con observaciones aisladas y simples especulaciones o intuiciones médicas, como el uso de peces eléctricos en enfermedades como la gota y el dolor de cabeza, u objetos arqueológicos de interpretación discutible (la batería de Bagdad). Thales de Mileto fue el primero en observar los fenómenos eléctricos cuando, al frotar una barra de ámbar con un paño, notó que la barra podía atraer objetos livianos.

El alumbrado artificial modificó la duración y distribución horaria de las actividades individuales y sociales, de los procesos industriales, del transporte y de las telecomunicaciones. Lenin definió el socialismo como la suma de la electrificación y el poder de los soviets. La sociedad de consumo que se creó en los países capitalistas dependió (y depende) en gran medida del uso doméstico de la electricidad. El desarrollo de la mecánica cuántica durante la primera mitad del siglo XX sentó las bases para la comprensión del comportamiento de los electrones en los diferentes materiales. Estos saberes, combinados con las tecnologías desarrolladas para las transmisiones de radio, permitieron el desarrollo de la electrónica, que alcanzaría su auge con la invención del transistor. El perfeccionamiento, la miniaturización, el aumento de velocidad y la disminución de costo de las computadoras durante la segunda mitad del siglo XX fue posible gracias al buen conocimiento de las propiedades eléctricas de los materiales semiconductores. Esto fue esencial para la conformación de la sociedad de la información de la tercera revolución industrial, comparable en importancia con la generalización del uso de los automóviles. Los problemas de almacenamiento de electricidad, su transporte a largas distancias y la autonomía de los aparatos móviles alimentados por electricidad todavía no han sido resueltos de forma eficiente. Asimismo, la multiplicación de todo tipo de aplicaciones prácticas de la electricidad ha sido —junto con la proliferación de los motores alimentados con destilados del petróleo— uno de los factores de la crisis energética de comienzos del siglo XXI. Esto ha planteado la necesidad de nuevas fuentes de energía, especialmente las renovables.

Quinto año de secundaria 31

4

Unidad I

Practiquemos

1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Las propiedades de los elementos depende del número de neutrones.

Explicación

II. En un átomo, existen dos electrones con números cuánticos iguales. 2. Relaciona:

I. Número cuántico principal A. Nivel



II. Número cuántico secundario B. Subnivel C. Orbital



Rpta: ____________

3. Completa:

El principio de ________________ de Pauli establece la cantidad de ________________ en un orbital.

4. Hallar la longitud de onda descrita por una partícula de 6,62x10-31 kg que viaja a una velocidad de 2x108 m/s. Exprese el valor en nm.

Rpta: ____________

5. Realiza el diagrama de orbitales para cada notación cuántica: Notación cuántica 4s2 3p4

Diagrama de orbitales

5d7 6f10 6. Indica los números cuánticos del último electrón en cada notación cuántica. Notación cuántica

n

l

ml

ms

5s1 3p3 4f11 6d8 7. Realiza la configuración electrónica de cada una de las especies químicas mostradas: Especie química 55 25

56 26

Configuración electrónica

Mn

Fe2 +

80 35

Br1 -

Colegios

Trilce 32

Central 6198 - 100

Química 8. Indica los números cuánticos del electrón más externo en la configuración de un elemento que posee 15 electrones en el tercer nivel.

Rpta: ____________

9. Una especie química de número atómico 28 presenta la siguiente configuración: 6 Ar @ 3d 7 . ¿Cuál es la carga de la especie?

Rpta: ____________

I. Según el principio de AUFBAU los subniveles se ordenan de menor a mayor energía.

II. Según el principio de Pauli en un orbital es posible encontrar a cuatro electrones.



III. Según el principio de máxima multiplicidad un subnivel puede presentar orbitales llenos y semillenos.



a) VVV d) VFV

b) VVF e) VFF

c) FFV

10. Considerando actualmente 112 elementos químicos. ¿Cuántos elementos poseen un electrón con estado cuántico: 5, 2,-1,+1/2?

13. Determina el número de masa de un elemento que posee 16 electrones en el tercer nivel y 31 neutrones.





a) 47

b) 50



d) 59

e) 62

Rpta: ____________

11. De las proposiciones:

c) 53

14. ¿Cuáles son los posibles números cuánticos para un electrón que se presenta en la notación cuántica: 3d8.



I. Es posible determinar la posición y la cantidad de movimiento de un electrón mediante la ecuación de onda.



II. Según de Broglie el electrón describe trayectorias circulares.



a) 3, 1, 0,+1/2



III. El orbital es la región de energía con mayor probabilidad para encontrar a un electrón.



c) 2, 1, 0,-1/2



e) 4, 2,-2,+1/2



¿Cuáles son correctas?



a) Solo I b) Solo II d) I y II e) I, II y III

b) 3, 2,-3,-1/2

d) 3, 2, 0,-1/2

15. De las configuraciones mostradas: c) Solo III



I. Cu : [Ar] 4s13d10 29 II. I-1 : [Xe] 53 III. Hg2+ : [Xe] 6s0 4f145d8 80

12. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:



¿Cuáles son correctas?



a) Solo I b) Solo II d) I y II e) I, II y III

c) Solo III



Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. En un orbital tipo "p" se pueden ubicar máximo a 6 electrones.

Explicación

II. En todos los niveles es posible encontrar orbitales tipos. www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 33

4

Unidad I

2. Relaciona correctamente:

I. Subnivel p



II. Subnivel d

a. Cinco orbitales b. Azimutal=1



c. n=1

Rpta: ____________

3. Completa:

Según el principio de ________________ los subniveles se ordenan de ________________ a ________________ energía.

4. Halla la longitud de onda descrita por una partícula de 6,62x10-31 kg que viaja a una velocidad de 5x107 m/s.

Rpta: ____________

5. Realiza el diagrama de orbitales de las notaciones cuánticas mostradas: Notación cuántica 4p4 3d7

Diagrama de orbitales

5f13 6s2 6. Utilizando gases nobles realiza la configuración electrónica de las especies mostradas: Especie química 35

Br1 -

13



47

Al

Ag1 +

7. Indica los números cuánticos del electrón desapareado en la configuración de una especie química que posee 17 orbitales llenos.

Configuración electrónica

Rpta: ____________

10. Indica el número atómico de un elemento que posee 23 orbitales no vacíos.

Rpta: ____________

11. De las proposiciones: 8. El estado cuántico del único electrón desapareado en una configuración es: 4,1,+1,+1/2. Indique el número atómico del átomo que lo contiene.

Rpta: ____________

9. ¿Cuántos orbitales llenos y semillenos posee la configuración electrónica del arsénico cuyo número atómico es 33? Colegios

Rpta: ____________

Trilce 34



I. En un orbital tipo d se puede ubicar un máximo de 10 electrones.



II. En el nivel n existe n2 orbitales.

III. En el subnivel l = a existe 2a+1 electrones.

¿Cuáles son correctas?



a) Solo I d) I y II

b) Solo II e) II y III

c) Solo III



Central 6198 - 100

Química 12. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:





I. El número de neutrones con el número de protones determina la cantidad de orbitales llenos.

14. ¿Cuál es el número atómico de un elemento que posee 12 electrones en el cuarto nivel?



II. Un orbital atómico descrito por n=a y l =b posee 2b+1 orientaciones en el espacio.





III. En un átomo neutro el número atómico determina el número de electrones.



a) VVV d) FFV

b) VVF e) FVV

c) FVF



13. Determina el número de orbitales llenos y semillenos en la configuración electrónica de una especie que presenta 17 orbitales no vacíos.

a) 13 y 4 b) 15 y 2 d) 16 y 1 e) 17 y 0

a) 40 d) 43

c) 14 y 3

b) 41 e) 44

c) 42



15. Relaciona correctamente: I. Ni 28

= [Ar] 4s0 3d10

II. Cr 24

= [Ar] 4s1 3d5

III. Ag+1 47

= [Kr] 5s0 3d10



b) Solo II e) II y III

a) Solo I d) I y II

c) Solo III

Actividades complementarias

Investiga un poco más:

¿A qué se denomina orbitales degenerados?

Glosario Números cuánticos: son parámetros que describen en forma relativa la posición de un electrón. Estado cuántico:

es la descripción de un solo electrón con los cuatro números cuánticos.

Notación cuántica: muestra mediante los números cuánticos el nivel, subnivel y la cantidad de electrones. Orbital:

es una región de energía donde existe la mayor probabilidad de encontrar máximo a dos electrones.

Diagrama de orbitales: es la representación de los orbitales mostrando a los electrones con sus respectivos espines. Energía relativa:

para un orbital se determina con la suma de los números cuánticos principal y secundario.

orbital: n,l,m

subnivel: n,l nivel: n www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 35

Colegios

Trilce

36

2 8 8 1

(223)

Francio

Fr

87

132.90545

Cesio

Cs

2 8 18 32 18 8 1

2 8 18 18 8 1

(226)

Radio

Ra

88

137.327

Bario

Ba

56

87.62

55

Estroncio

85.4678

Sr

38

Rubidio

Rb

37

40.078

2 8 18 8 1

Calcio

39.0983

Ca

Potasio

K

20

24,3050

19

Magnesio

Sodio

Mg

12

22,989770

Na

11

9.012182

2 8 1

Berilio

Be

4

IIA

2

6.941

2 1

1

Litio

Li

3

1.00794

Hidrogeno

H

1

1

IA

2 8 18 32 18 8 2

2 8 18 18 8 2

2 8 18 8 2

2 8 8 2

2 8 2

2 2

to

to

88.90585

Itrio

Y

2 8 18 9 2

44.955910

Escandio

39

2 8 9 2

22

2 8 18 32 10 2

2 8 18 10 2

2 8 10 2

(227)

Actinio

Ac

89

138.9055

Lantano

La

57

(261)

Rf

104

2 8 18 32 18 9 2

2 8 18 18 9 2

2 8 18 32 32 10 Rutherfordio 2

178.49

Hafnio

Hf

72

91.224

Circonio

Zr

40

47.867

Titanio

Ti

IVB

IIIB

Sc

21

4

3

232.0381

Torio

Th

90

140.116

Cerio

Ce

58

(262)

Dubnio

Db

105

180.9479

Tántalo

Ta

2 8 18 32 18 10 2

2 8 18 21 8 2 Praseodimio

2 8 18 19 9 2

231.03588

Pa

2 8 18 32 20 Protactinio 9 2

91

140.90765

Pr

59

(266)

Sg

2 8 18 32 32 Seaborgio 12 2

106

183.84

W

2 8 18 32 12 2 Wolframio

74

2 8 18 13 1

2 8 13 1

2 8 18 32 32 11 2

2 8 18 32 11 2

95.94

73

Molibdeno

92.90638

Mo

42

Niobio

Nb

41

51.9961

2 8 18 12 1

Cromo

Cr

24

50.9415

2 8 11 2

VIB

6

Vanadio

V

23

VB

5

Lantánidos

Metales de transición

Alcalinotérreos

Alcalinos

2 8 13 2

2 8 18 32 32 13 2

2 8 18 32 13 2

2 8 18 13 2

238.02891

Uranio

U

92

144.24

Nd 2 8 18 32 21 9 2

2 8 18 22 8 2 Neodimio

60

(264)

Bohrio

Bh

107

186.207

Renio

Re

75

(98)

Tecnecio

Tc

43

54.938049

Manganeso

Mn

25

VIIB

7

(237)

Np

2 8 18 32 22 9 Neptunio 2

(244)

Plutonio

Pu

94

Sm 150.36

62

(268)

Mt

(145)

93

Pm

2 8 18 32 15 2

2 8 18 32 24 8 2

2 8 18 24 8 2

2 8 18 32 32 15 Meitnerio 2

109

192.217

Iridio

Ir

77

102.90550

Rodio

Rh

45

2 8 15 2

2 8 18 16 1

58.933200

Cobalto

Co

27

Samario

2 8 18 32 32 14 2

2 8 18 32 14 2

2 8 18 15 1

2 8 14 2

VIIIB

9

2 8 18 23 8 Prometio 2

61

(269)

Hassio

Hs

108

190.23

Osmio

Os

76

101.07

Rutenio

Ru

44

55.8457

Hierro

Fe

26

8

Gases nobles

No Metales

Metales del bloque p

Actínidos

2 8 18 32 17 1

2 8 18 18 0

2 8 18 25 8 2

(243)

Am

2 8 18 32 25 8 Americio 2

95

151.964

Europio

Eu

63

(271)

Ds

2 8 18 32 32 17 Darmstadtio 1

110

195.078

Platino

Pt

78

106.42

Paladio

Pd

46

58.6934

Niquel

2 8 16 2

IB

11

2 8 18 32 18 1

2 8 18 18 1

2 8 18 1

(247)

Curio

Cm

96

157.25

Gd

2 8 18 32 25 9 2

2 8 18 26 8 2 Gadolinio

64

(272)

Rg

2 8 18 32 32 Roentgenio18 1

111

196.96655

Oro

Au

79

107.8682

Plata

Ag

47

63.546

Cobre

Cu

29

Sintético

Gas

Líquido

10

Ni

28

Tc

H

Br

C

Sólido

2 8 18 18 2

2 8 18 2

2 8 18 27 8 2

(247)

Bk

2 8 18 32 27 8 Berkelio 2

97

158.92534

Terbio

Tb

65

(285)

Uub

2 8 18 32 32 18 Ununbio 2

112

200.59

Hg

2 8 18 32 18 2 Mercurio

80

112.411

Cadmio

Cd

48

65.409

Zinc

Zn

30

IIB

12

2 8 18 32 18 3

2 8 18 18 3

2 8 18 3

2 8 3

2 3

(251)

Cf

2 8 18 32 28 8 Californio 2

98

162.500

Dy

2 8 18 28 8 2 Disprosio

66

(284)

Ununtrio

Uut

113

204.3833

Talio

Ti

81

114.818

Indio

In

49

69.723

Galio

Ga

31

26.981538

Aluminio

Al

13

10.811

Boro

B

5

IIIA

13

2 8 18 29 8 2

(252)

Es

2 8 18 32 29 8 Einstenio 2

99

164.93032

Holmio

Ho

67

(289)

(257)

Fermio

Fm

100

167.259

Erbio

Er

68

(288)

2 8 18 32 30 8 2

2 8 18 30 8 2

Ununpention

1

Uup

115

208.98038

Bismuto

Bi

2 8 18 32 18 5

2 8 18 31 8 2

1

2 8 18 32 18 6

(258)

Md

2 8 18 32 31 8 Mendelevio 2

101

168.93421

Tulio

Tm

69

(292)

Ununhexio

Uuh

116

(209)

Polonio

Po

84

127.60

83

Teluro 121.760

Te

52 Antimonio

Sb

51

2 8 18 18 6

(259)

Nobelio

No

102

173.04

Iterbio

Yb

70

2 8 18 32 32 8 2

2 8 18 32 8 2

1

2 8 18 32 18 7

Ununseptio

Uus

117

(210)

Astato

At

85

2 8 18 7

2 8 7

2 7

2 8 18 18 7 126.90447

Yodo

I

53

79.904

2 8 18 18 5

Bromo

Br

35

78.96

2 8 18 6

35.453

Cloro

Cl

17

Selenio

Se

34

32.066

Azufre

S

16

2 8 6

18.9984032

Flúor

15.9994

Oxígeno

9

F

2 6

O

8

VIIA

17

74.92160

2 8 18 5

2 8 5

2 5

VIA

16

Arsénico

As

33

30.973761

Fósforo

P

15

14.00674

Nitrógeno

N

7

Ununquadio

2 8 18 32 18 4

2 8 18 18 4

2 8 18 4

2 8 4

2 4

VA

15

Uuq

114

207.2

Plomo

Pb

82

118.710

Estaño

Sn

50

72.64

Germanio

Ge

32

28.0855

Silicio

Si

14

12.0107

Carbono

C

6

IVA

14

1

2 8 18 32 18 8

2 8 18 18 8

(262)

Lr

2 8 18 32 32 9 Lawrencio 2

103

174.967

Lu

2 8 18 32 9 2 Lutecio

71

2 8 8

2 8

2

2 8 18 8

Ununoctio

Uuo

118

(222)

Radón

Rn

86

131.293

Xenón

Xe

54

83.798

Kriptón

Kr

36

39.948

Argón

Ar

18

20.1797

Neón

Ne

10

4.002602

Helio

He

2

18 VIIIA

O P

K L M N

O P

K L M N

O

K L M N

K L M N

K L M

K L

K

5 Unidad I

Tabla periódica

Central 6198 - 100

Química La minería no sólo extrae minerales para la obtención de metales, también obtiene no metales. La industria se mueve con materiales metálicos o no metálicos. Actualmente existe minería de metales y de no metales. La clasificación de metales y de no metales se debe a las propiedades particulares de cada grupo. Reseña histórica sobre clasificación de elementos 1. Proust: ordena a los elementos en orden creciente de sus tamaños atómicos tomando de referencia al hidrógeno. 2. Chancourtois: ordena en forma helicoidal a los elementos en función de su peso atómico, de más pesados a más ligeros. 3. Berzelius: ordena a los elementos en dos tipos: los electronegativos, que ganan electrones (metales) y los electropositivos, que pierden electrones(no metales) 4. Dobereiner: establece la ley de triadas, ordena de tres en tres de tal manera que el elemento que se ubica en el centro tiene un peso atómico que resulta ser la semisuma de los pesos atómicos de los elementos extremos. 5. Newlands: establece la ley de octavas, ordena de siete en siete de tal manera que el octavo elemento tiene propiedades similares al primero. 6. Mendeleiev: establece la primera ley periódica, ordena a los elementos en función de su peso atómico. Considerando 8 hileras verticales y 12 hileras horizontales. I

II

R 2O

RO

III R2O3

IV

V

VI

VII

VIII

RO2

R2O5

RO3

R2O7

H

He

(1,0) Li

Be

(7,0)

B

C

N

O

F

(4,0) Ne

(11,0)

(12,0)

(14,0)

(15,9)

(18,9)

(20,0)

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

(22,9)

(24,3)

(27,0)

(28,0) *

(31,0)

(32,0)

(35,45)

*Ekasilicio: futuro elemento a descubrir con propiedades similares al silicio.

7. Moseley: establece la ley periódica moderna. Considera que las propiedades de los elementos son funciones periódicas de su número atómico, llamado también carga nuclear.

La tabla periódica moderna presenta siete hileras horizontales llamados periodos y 18 hileras verticales llamados grupos. En el sistema USA los grupos se clasifican en tipo A que reúne a los elementos representativos y en tipo B que reúne a los elementos de transición. En el sistema IUPAC los grupos se ordenan del 1 al 18.



De acuerdo a las propiedades físicas, los elementos se pueden clasificar en:



Metales, como buenos conductores de calor y electricidad.



No metales, como malos conductores de calor y electricidad, excepto el carbono en la forma de grafito.



Metaloides, se comportan como semiconductores de calor y electricidad. IIIA B Al Ga In Tl

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IVA C Si Ge Sn Pb

VA N P As Sb Bi

VIA O S Se Te Po

VIIA F Cl Br I At Quinto año de secundaria 37

5

Unidad I

Según la región más externa de la configuración, la tabla periódica puede mostrar cuatro zonas: Grupo

IUPAC

USA x en romanos A x+2 en romanos A x+2 en romanos B III B

x x+12 x+2 3

ns npx (n-1)dx (n-2)fx x

De acuerdo a las propiedades químicas los elementos se pueden clasificar en:

Metales, que se pueden oxidar, es decir, perder electrones.



No metales, que se pueden reducir, es decir, ganar electrones.



Gases nobles, son estables, no ganan ni pierden electrones.

Los elementos químicos más abundantes son los metales. Estos se pueden clasificar en metales ligeros, pesados, de transición, de transiciones internas, maleables y dúctiles.

Principales familias en la tabla periódica Alcalinos (IA ns1 1+): son los metales más activos, reaccionan en forma violenta con el agua, formando hidróxido y liberando hidrógeno gaseoso. M+H2O → M(OH)+H2

M= Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

Alcalinos térreos (IIA ns2 2+) M+H2O → M(OH)+H2

M= Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

Anfígenos o calcógenos (VIA np4 2-) Nm+O2

→ NmOx

Nm= O, S, Se, Te, Po

Halógenos (VIIA np5 1-): son los no metales más activos. Reaccionan con la mayoría de elementos formando sales.

Nm+Metal → Sal

Nm=F, CI, Br, I, At

Propiedades periódicas de los elementos químicos: son características de los elementos que varían en forma regular a través de un periodo o de un grupo. 1. Electronegatividad (E.N.): es una medida relativa que señala la tendencia de un elemento para ganar electrones cuando forma un enlace químico con otro elemento.

Los valores de electronegatividad aumentan en un periodo de izquierda a derecha, y de abajo hacia arriba. El flúor posee el mayor valor de electronegatividad 4,0 en la escala de Pauling.

2. Energía de ionización (E.I.): es la energía necesaria para extraer un electrón del nivel más externo. Cuando más cerca al núcleo, se requiere de mayor energía.

Los valores de energía de ionización se incrementan en un periodo de izquierda a derecha, y en un grupo de abajo hacia arriba incluyendo los gases nobles.



El helio requiere de la mayor energía de ionización para extraer un electrón.

3. Radio atómico (R.a.): es la distancia del núcleo al electrón más externo. Los valores de radio atómico se incrementan en un periodo de derecha a izquierda y en grupo de arriba hacia abajo. Colegios

Trilce 38

Central 6198 - 100

Química

Sabías que: Un nuevo elemento químico de nombre “complicado”, Unumseptio, y de símbolo onomatopéyico, Uus, ha sido descubierto, y con ello se rellena un hueco hasta hace poco vacío en la lista de los elementos súper pesados de la tabla periódica. El uranio es el elemento más pesado estable en la naturaleza, con 92 protones. Pero los investigadores han ido sintetizando elementos aún más pesados a lo largo del tiempo, llegando a los 118 del Ununoctio (Uuo). Pero el hueco de los 117 ha estado vacío hasta que un grupo de investigadores rusos y norteamericanos liderados por Yuri Oganessian lo ha conseguido. Para ello algo tan fácil y sencillo como disparar átomos de calcio a átomos de berkelio, del cual sólo se obtuvieron 22 miligramos tras usar un reactor nuclear en Tennessee durante 250 días. Del producto final, el Unumseptio sólo se consiguieron 6 átomos que duraron una fracción de segundo tras haber realizado dos colisiones que duraron 70 días cada una. El elemento químico todavía no tiene un nombre oficial, Unumseptio (Uus) es provisional, aunque viendo el follón que han liado para algo tan efímero, yo lo llamaría Uyquefollonio (Uuf). 31 Ga 49 In 81 Tl 113 Uut

32 Ge 50 Sn 82 Pb 114 Uuq

33 AS 51 Sb 83 Bi 115 Uup

34 Se 52 Te 84 Po 116 Uuh

35 Br 53 I 85 At 117 Uus

36 Kr 54 Xe 86 Rn 118 Uuo

Leemos: Detectan grandes emisiones de metano en Marte, posible indicativo de vida marciana Según publica la revista Science, investigadores del Laboratorio de Sistemas Planetarios de la NASA anuncian haber detectado grandes cantidades metano en Marte. La gran incógnita ahora, es saber de donde viene. En el caso de nuestro planeta, el 90% del gas metano es producto de la actividad biológica. Proviene de microorganismos unicelulares, de la digestión del ganado y de materia orgánica en descomposición, como las hojas muertas. Pero claro, en Marte, esto se complica. Según los investigadores podría tener origen biológico o geológico. Si fuese biológico automáticamente tendríamos que plantearnos la presencia de microorganismos o algún tipo de vida “diminuta” pero también podría provenir de actividad volcánica, de la oxidación del hierro, de hielos, o podría haber sido producido en otras épocas geológicas y estar liberándose ahora. Para llegar a estas conclusiones, los investigadores utilizaron espectrómetros en el infrarrojo para determinar varias líneas espectrales del gas gracias a los dos grandes telescopios de Hawai, el Keck y el telescopio infrarrojo (Infrared Telescope Facility), y el Gemini, pudiendo

medir las estaciones del año marciano y ver cómo variaban las concentraciones de metano a lo largo del tiempo. La polémica está servida, para un grupo de científicos esto podría ser una prueba de que en Marte hay vida, y el metano estaría siendo producido por formas microscópicas de vida, probablemente ubicadas a gran profundidad, donde existe la temperatura necesaria para que pueda haber agua líquida, requisito indispensable para todas las formas de vida, al menos las conocidas. Pero para la gran mayoría de los científicos, la existencia de vida en Marte sigue siendo materia de discusión, y es muy precipitado asegurar su existencia basándonos en estas pruebas. Fuente: La Nación

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Quinto año de secundaria 39

5

Unidad I

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. La ley de octavas ordena a los elementos de 8 en 8.

Explicación

II. Los elementos se nombran por su número atómico. 2. Relaciona: I. Rubidio

A. Anfígeno



B. Halógeno

II. Bromo





C. Alcalino

Rpta: ____________

3. Completa:

Según la ley periódica moderna, los elementos químicos se ordenan por su ________________ y se representan mediante________________.

4. Indica el símbolo de cada elemento químico: Elemento químico Sodio Estroncio

Símbolo químico

Antimonio Osmio 5. Señala el nombre químico que corresponde cada símbolo: Símbolo químico At

Nombre

Fr Sc Bi Pt 6. A continuación se muestra el subnivel, indicar el periodo y el grupo: Subnivel 3d6 5s2

Periodo

Grupo

5f10 4p3 7. Un elemento químico posee 16 orbitales llenos en su configuración electrónica. Determina a qué periodo y grupo pertenece. Colegios

Rpta: ____________

Trilce 40

Central 6198 - 100

Química

II. Los gases nobles químicamente actúan como no metales.



III. Los alcalinos son los metales representativos más activos.

9. Compare los valores de electronegatividad entre los elementos mostrados:



a) VVV d) FFV

I. Na 11

13. Determina el número atómico de un elemento alcalino del cuarto periodo.

8. Un elemento ubicado en el cuarto periodo y grupo 15, ¿qué número atómico posee?



Rpta: ____________

II.

19

K III. O 8

Rpta: ____________



10. ¿Qué efecto explica el aumento del radio atómico en un periodo a medida que disminuye el número atómico?

Rpta: ____________

11. De las proposiciones:

I. Según Proust los elementos se clasifican en metales y no metales.



II. Según Mendeleiev los elementos se ordenan por su peso atómico.



III. Las propiedades de los elementos son funciones periódicas de su número atómico.



¿Cuáles son correctas?



a) Solo I

b) Solo II



d) I y II

e) II y III



I. La tabla periódica moderna clasifica a los elementos en metales y no metales.

b) 16 e) 23

c) VFV

c) 19





14. Un elemento químico posee dos isótopos cuyos números de masa suman en total 136 y presentan en total 70 neutrones. Entonces se puede afirmar que:

I.



II. Se ubica en el cuarto periodo



III. Presenta tres orbitales semillenos.



¿Cuáles son correctas?



a) Solo I b) Solo II d) I y II e) I ,II y III

Es un elemento representativo.

c) Solo III



15. Con respecto a los tamaños atómicos:

I. El ión sodio 11Na1+ presenta igual tamaño que el ión fluoruro 9F1-.



II. El átomo de calcio 20Ca es mayor que el átomo de magnesio 12Mg.



III. El catión divalente del magnesio es menor que el anión divalente del oxígeno (Z=8).



¿Cuáles son correctas?



a) I y II d) Solo II

c) Solo III

12. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

a) 11 d) 20

b) VVF e) VFF

b) I y III e) I,II y III

c) II y III



Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explique las siguientes proposiciones: Proposición I. Los elementos se ordenan en la tabla periódica actual por su masa atómica. II. Cada elemento se representa mediante una fórmula química. www.trilce.edu.pe

Explicación

Quinto año de secundaria 41

5

Unidad I

2. Relaciona correctamente:

I. Bromo

A. Alcalino



II. Rubidio

B. Anfígeno



C. Halógeno

Rpta: ____________

3. Completa:

En la tabla periódica moderna, los elementos se ordenan en siete hileras horizontales llamados ________________ y 18 hileras verticales llamados ________________.

4. Indica los símbolos de los siguientes elementos químicos: Elemento químico

Símbolo químico

Arsénico Cobalto Antimonio Plutonio 5. Señala los elementos químicos que presentan los siguientes símbolos: Símbolo químico

Elemento

Pb Cm Sc Al 6. A continuación se muestra la región externa de una configuración electrónica correspondiente a un elemento, indicar el grupo y el periodo: Configuración 7s1 4p2

Periodo

Grupo

4d2 4f14 7. Indica el número de elementos contenidos en el cuarto periodo; y en el grupo 17, respectivamente de la tabla periódica moderna.

10. Explica la variación de los tamaños atómicos con los números atómicos de los elementos en un periodo de la tabla periódica.





Rpta: ____________

8. Determina el número atómico de un elemento que se ubica en el quinto periodo y grupo 15.

Rpta: ____________

9. Compara los valores de electronegatividad entre los elementos mostrados: Colegios

I.

II.

Br 35

Rpta: ____________

Trilce 42

K 19

III.

Fe 26

Rpta: ____________

11. De las proposiciones:

I. Las triadas de Dobereiner ordenan a los elementos por su peso atómico.



II. Berzelius clasifica a los elementos por su electronegatividad.



III. Moseley ordena a los elementos por su peso atómico.



¿Cuáles son correctas? Central 6198 - 100

Química

a) Solo I d) I y II

b) Solo II e) I , II y III

c) Solo III

12. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

14. ¿En qué grupo de la tabla periódica moderna se ubica un elemento que presenta en la configuración 12 orbitales llenos?

a) 6

b) 7



d) 5

e) 8

c) 10



I. Los halógenos poseen cinco electrones en el subnivel más externo.



II. Los alcalinos con los metales forman sales.

15. Con respecto a las propiedades periódicas:



III. Todos los gases nobles se ubican en el grupo 18.



I.



a) VVV d) VFF



II. Los gases nobles presentan altos potenciales de ionización.

13. Determina el número de orbitales semillenos de un elemento que se ubica en el grupo 8 y periodo 5 de la tabla periódica moderna.

III. En un grupo a medida que aumenta el número atómico se incrementa el radio atómico.



¿Cuáles son correctas?





a) I y II

b) II y III



d) Solo II

e) I, II y III

a) 1 d) 4

b) VVF e) FVV

b) 2 e) 5

c) VFV



c) 3



Los alcalinos tienen mayor carácter metálico que los halógenos.

c) I y III



Actividades complementarias

Investiga un poco más: ¿A qué elementos se denomina paramagnéticos y diamagnéticos?

En la tabla los elementos se ordenan por su número atómico.

ELEMENTO QUÍMICO

Las propiedades de los elementos se determinan por el subnivel más externo.

La principales familias de los elementos se ubican en grupos tipo A. www.trilce.edu.pe

Representativo

Metal

No metal

De transición

Metal

Quinto año de secundaria 43

Enlace químico

www.tarotalba.com/.../03/sonar-con-diamantes/

6

Unidad I

¿A qué se debe la dureza del diamante? El diamante es una estructura de átomos de carbono unidos por enlace covalente, compartiendo en forma equitativa electrones de valencia. Así el diamante se resiste a la deformación y al rayado.

ichn.iec.cat/.../Imatges%20Grans/ chalita.htm

Electrones de valencia: son aquellos que se ubican en el último nivel de la configuración electrónica. Para los elementos representativos, el número de electrones de valencia coincide con el número en romanos de su grupo.

Cloruro de sodio: NaCl

Los iones de sodio y de cloruro se unen mediante enlace iónico.

Notación Lewis: consiste en colocar alrededor del símbolo químico los electrones de valencia mediante puntos o aspas. Al realizar la configuración del arsénico (Z=33) se puede observar cinco electrones de valencia que se pueden representar mediante puntos o aspas.

Tipos de enlace:

Enlace iónico o electrovalente: se produce por una transferencia de electrones de un metal alcalino o alcalino térreo hacia un no metal anfígeno o halógeno.



Esto origina la formación de dos iones que por atracción electrostática se unen.



Características de los compuestos iónicos:



1. Se encuentran en estado sólido formando estructuras cristalinas.

Colegios

Trilce 44

Central 6198 - 100

Química 2. No conducen el calor, ni la electricidad.



3. Son solubles en agua, formando electrolitos



4. Se funden a altas temperaturas.



Enlace covalente: se produce por una compartición parcial o total de electrones entre átomos de no metales.



Si la unión se produce entre átomos de un mismo elemento se denomina enlace covalente no polar o puro. Si los átomos son de elementos diferentes se denomina enlace covalente polar.



Los enlaces covalentes pueden ser simples, dobles, triples o dativos.



En la molécula del agua se presentan dos átomos de hidrógeno unido a un átomo de oxígeno mediante enlaces covalentes polares, los cuales resultan ser enlaces simples. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/ commons/6/69/Watermolecule.png



H H

H

H

H CH3

La molécula del agua resulta ser una molécula polar.

Presentaciones de la molécula del tolueno. En ella se presenta enlaces covalentes polares C-H covalentes no polares C-C y C=C.

http://www.novaciencia.com/wp-content/ uploads/2009/02/compuesto_ionico_boro.jpg

Leemos: Logran crear un compuesto iónico con un solo elemento Si nos interesa un poquito la química y en general el desarrollo de nuevos compuestos y materiales os sorprenderá el primer caso de un cristal iónico compuesto únicamente con un solo elemento químico, el boro. Este sorprendente avance se ha publicado en la revista Nature y ha sido desarrollado por un equipo de investigadores de varias universidades estadounidenses y europeas. Para lograrlo se tuvieron que emplear condiciones extremas, a altas temperaturas y presiones superiores a 100 000 atmósferas. ¿Pero cómo puede ser un elemento iónico si necesitamos dos cargas diferentes y hablamos del mismo elemento? Se consigue mediante una nueva estructura que incorpora dos tipos de “nanoclusters” muy diferentes, con propiedades electrónicas diferentes y de nuevo gracias a la

nanotecnología. Como las electronegatividades de estos dos clusters son diferentes, provoca la redistribución y la aparición de un carácter iónico parcial en la estructura elemental. Sorprendentemente, los centros de masa se encuentran en la misma posición que el ejemplo clásico de compuesto iónico, el NaCl (cloruro sódico o sal común). Y como es lógico, no sólo la estructura es similar, si no que también se detectan propiedades típicas de los compuestos iónicos. Fuente: Science Daily

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Quinto año de secundaria 45

6

Unidad I

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Cuando se unen los átomos, estos pierden su identidad.

Explicación

II. La unión de átomos provoca la liberación de energía. 2. Relaciona:

I. KF



II. HCl



A. Enlace iónico



B. Enlace covalente polar



C. Enlace covalente apolar

Rpta: ____________

3. Completa:

En un ________________ tipo ________________ se produce una compartición equitativa de electrones.

4. Realiza la notación Lewis en cada caso: Elemento Potasio Magnesio Fósforo Bromo

Notación Lewis

5. Indica el tipo de enlace en cada caso: Sustancia química NH3

Tipo de enlace

O2 MgO 6. Realiza la notación Lewis de cada sustancia química Sustancia química CaO PCl3

Notación Lewis

CO2 HCN 7. Determina el número de enlaces tipo sigma y tipo pi que presenta la molécula de N2O4. Colegios

Rpta: ____________

Trilce 46

Central 6198 - 100

Química 8. Al realizar la notación Lewis de HNO3, determina el número de enlaces dativos.



Rpta: ____________

9. ¿Cuántos enlaces covalentes polares y covalentes no polares posee la molécula del propano: C 3H 8?

Rpta: ____________



III. Cuando se produce un enlace iónico se produce una transferencia total de electrones de valencia del metal.



a) VVV d) FVF

11. De las proposiciones: I. Cuando dos átomos se unen se absorbe energía.



II. El enlace covalente simple es más estable que el enlace doble.



III. La cantidad de electrones de valencia varía en los elementos de un mismo grupo.



¿Cuáles son correctas?

a) 2 d) 5

a) I y II

b) II y III



d) Solo II e) Ninguna

c) I y III

c) FVV



b) 3 e) 6

c) 4



14. ¿Cuántos enlaces tipo sigma y tipo pi posee la molécula del benceno: C6H6?

a) 2 y 3

b) 6 y 3



d) 8 y 3

e) 10 y 2

c) 3 y 3

15. Indica el número de enlaces dativos en cada caso: I. NH41+



b) VVF e) FFF

13. Determina el número de electrones de valencia de un elemento que posee dos isótopos cuyos números de masa suman en total 108 y presentan en total 60 neutrones.



I. En la formación de un enlace químico participan todos los electrones de los átomos.

II. Una molécula de un gas noble es monoatómica.

Rpta: ____________

10. A temperatura ambiente se encuentra una sustancia en estado líquido. Conduce ligeramente la electricidad. ¿Qué tipo de enlace químico presenta la sustancia química?

12. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:



II.

CO32-

a) 1, 0, 1 b) 1, 0, 2 d) 1, 2, 3 e) 0, 2, 3

III.

PO43-

c) 1, 0, 3



Tarea domiciliaria Comprensión de información 1. Explique las siguientes proposiciones: I.

Proposición Cuando se forma un enlace, se forma un nuevo elemento.

Explicación

II. En un enlace químico participan los protones y los electrones.

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Quinto año de secundaria 47

6

Unidad I

2. Relaciona el elemento con su número de electrones de valencia.

I. Galio



A. Cinco



II. Antimonio



B. Cuatro



C. Tres

Rpta: ____________

3. Completa:

En el enlace tipo ________________ se produce la atracción electrostática entre un ________________y un ________________.

4. Realiza la notación Lewis de los elementos mostrados: Elemento químico Bismuto Iodo Bario Francio

Notación Lewis

5. Indica el tipo de enlace químico en cada caso: Sustancia química NO2

Tipo de enlace

Cl2 BaF2 6. Realiza la notación Lewis de las sustancias indicadas: Sustancia química LiF N2

Notación Lewis

PH3 7. Indica el número de electrones de valencia de un elemento que posee número atómico igual a 19.

Rpta: ____________

8. Realiza la notación Lewis del metano: CH4 y señale el número de enlaces covalentes polares.

Rpta: ____________

9. Determina el número de enlaces dativos que posee la molécula del ácido sulfúrico: H2SO4 Colegios

Rpta: ____________

Trilce 48

10. Los exploradores de la Luna traen una muestra que contiene un sólido a temperatura ambiente, que no conduce la electricidad, sin embargo, al fundirlo resulta un buen conductor de electricidad. ¿Qué tipo de enlace posee la muestra?

Rpta: ____________

11. De las proposiciones:

I. En un enlace covalente apolar se produce una compartición equitativa de electrones.



II. Los compuestos con enlace iónico se presentan como sólidos cristalinos.

III. En un enlace doble se produce un solapamiento tipo sigma y un movimiento tipo pi. Central 6198 - 100

Química

¿Cuáles son correctas?



a) Solo I

b) Solo II



d) I y II

e) I, II y III

c) Solo III

12. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

I. Los átomos no metálicos forman moléculas mediante enlace covalente.



II. Un metal alcalino al unirse con un halógeno forma un enlace iónico.

III. La molécula del dióxido de carbono presenta 20 electrones de valencia.

a) VVV

b) VVF



d) FFV

e) FVF

c) VFF

13. Determine el número de enlaces covalentes polares y no polares en la molécula del acetileno: C2H2.

a) 2 y 2

b) 2 y 1



d) 1 y 2

e) 1 y 0

c) 2 y 0

14. Indique el número de enlaces covalentes dativos en cada caso: I. H3O1+ II. SO32-

III. NO21-



a) 1, 0, 1

c) 1, 1, 0



d) 1, 2, 0 e) 0, 1, 2

b) 1, 1, 2

15. ¿Cuántos electrones no compartidos posee la molécula Cl2O7?

a) 24

b) 30



d) 48

e) 54

c) 36

Glosario Valencia: es la capacidad de combinación de un elemento cuando forma un enlace. Solapamiento: es el ingreso de un orbital en otro orbital cuando se forma un enlace tipo sigma. Hibridación: es la alteración de orbitales para explicar la posible valencia de un elemento. Puede ser del tipo sp,sp2, sp3. Molécula: conglomerado de átomos unidos por enlace covalente. Cristal: es una estructura sólida con un ordenamiento regular de iones unidos por enlace iónico.

ENLACE QUÍMICO

Iónico

Covalente

Puro o Apolar

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Polar

Quinto año de secundaria 49

7

Unidad I

Nomenclatura inorgánica Molécula de agua Cristal de hielo

Molécula de metano

mth.2etram/satenalp/sairatenalp/gro.laicapse.www//:ptth

La fórmula del compuesto es CH4 y su nombre es metano.

¿Cuál es el origen del nombre metano? El gas metano es un hidrocarburo de cadena abierta que presenta solo enlace simple. Su nombre radica por el número de carbonos y la terminación por el enlace simple. La nomenclatura inorgánica es un conjunto de reglas que sirven para dar nombre y fórmula a un compuesto inorgánico basándose en el estado de oxidación del elemento. • Estado de oxidación (E.O).: es la carga aparente o real de un elemento cuando forma una especie química. Su valor se determina según sea el caso.

En sustancia simple, el estado de oxidación es igual a cero.



En el ozono (O3): el estado de oxidación del oxígeno es cero.

• En compuestos químicos: la suma de estados de oxidación es igual a cero. Teniendo en cuenta los valores de estados de oxidación de ciertos elementos:

Alcalinos: 1+; alcalinos térreos: 2+; flúor: 1- ; plata: 1+; zinc: 2 +; boro: 3 +; silicio: 4+; hidrógeno: 1+ y 1- cuando se une con metales y; oxígeno: 2- y 1- con peróxidos.



En el monóxido de carbono (CO) el estado de oxidación del oxígeno es 2-, entonces el estado de oxidación del carbono es 2+.

• En iones, la suma de estados de oxidación es la carga del ión.

Colegios

En el sulfato (SO42-) el estado de oxidación del oxígeno es 2- multiplicado por cuatro, entonces el estado de oxidación del azufre es 6+ para que la suma sea igual a 2-.

Trilce 50

Central 6198 - 100

Química Formulación y nombre de los compuestos inorgánicos mediante iones: Catión

Anión

Na

: ión sodio

O : ión óxido

K1+

: ión potasio

OH1-

Ag

: ión plata

HS ión bisulfuro

Ca2+

: ion calcio

HCO31- : ión bicarbonato

Mg2+

: ion magnesio

CO32- : ión carbonato

Fe2+

: ión ferroso

NO31- : ión nitrato

1+

1+

2-

: ión hidróxido

1- :

PO433 - : ión Fostato

Ión de hierro (II) 3+ Fe : ión férrico

SO242- : ión sulfato



Cr2O72- : ión dicromato

ión de hierro (III)

Cu1+ : ión cuproso

MnO41- : ión permanganato

ión de cobre (I)

Formulación de un compuesto inorgánico:

6 cation @x + 6 anion @y - "

6 cation @ y 6 anion @x

Nombre de un compuesto inorgánico:

Nombre del anión y luego el nombre del catión

Para formar al hidróxido ferroso se toman los iones: ferroso e hidróxido, para luego intercambiar las cargas. Para indicar el nombre de Cu HCO3 se observan los iones que lo formaron. Se encuentra al Cu1+ llamado ión cuproso ; y al HCO31- llamado ión bicarbonato. Entonces el nombre será bicarbonato cuproso.

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Quinto año de secundaria 51

7

Unidad I

Oxisal hipoclorito de sodio NaClO

Hidruro Metálico hidruro de solodio NaH

Sal de hidrácido cloruro de sodio NaCl

H2

Metal sodio

Óxido Básico Óxido de sodio Na2O

O2

No Metal cloro

O2

Hidruro no metálico cloruro de hidrógeno HCl

Óxido ácido monóxido de dicloro Cl2O

H 2O

H 2O

Hidróxido Hidróxido de sodio Na+ + OH

Oxiácido ácido hipocloroso H+ + ClO-

Hidrácido ácido clorhídrico H+ + Cl-

En Solución acuosa

Existen tres sistemas de nomenclatura para los compuestos inorgánicos: •

En el sistema IUPAC utiliza prefijos numéricos para señalar el número de átomos de cada elemento:

Fe2O3

: Trióxido de dihierro

Pb(OH)4

: Tetrahidróxido de plomo

H2SO3

: Trioxosulfato (IV) de hidrógeno

• En el sistema Stock utiliza números en romanos para indicar el estado de oxidación del elemento principal.

CuO



Fe (OH)3

PbCl4



: óxido de cubre (II) : hidróxido de Hierro (III) :

cloruro de plomo (IV)

• En el sistema tradicional se utiliza terminaciones de acuerdo a los estados de oxidación. Metal Fe, Co , Ni Cu, Hg Sn, Pb Au Colegios

Trilce 52

...oso 2+ 1+ 2+ 1+

…ico 3+ 2+ 4+ 3+ Central 6198 - 100

Química No metal Cl, Br ,I S, Se, Te N, P, As F

uro 1231-

Hipo..oso 1+ 2+ 1+

…oso 3+ 4+ 3+

…ico 5+ 6+ 5+

Per…ico 7+

• Algunos metales poseen ciertas terminaciones de acuerdo a su estado de oxidación y formando diferentes tipos de compuestos. Elemento Cromo

Para óxido básico 3+ ico 2+ oso

Para óxido ácido 3+ oso 6+ ico

Elemento Manganeso

Para óxido básico 3+ico 2+ oso

Para óxido ácido 6+ ico 7+per…ico



Leemos:

L D (Europa Press) desde que se produjera el atentado, los especialistas de la Comisaría General de Policía Científica y los Técnicos Especialistas en la Desactivación de Artefactos Explosivos (TEDAX) han recogido más de 200 muestras diferentes

www.trilce.edu.pe

os_II losiv i/Exp t.cat /~ma r www .tine

La Dirección General de la Policía y la Guardia Civil han informado de que se trata de una mezcla de uno de naturaleza inorgánica, con una base de nitratos, del tipo del amonal o amosal, y un segundo, hexógeno, como multiplicador del efecto detonante con el fin de aumentar el poder destructivo. El hexógeno, que es un explosivo de alta potencia de tipo militar, ha sido utilizado en diversas ocasiones desde 1994 por la banda terrorista ETA, tanto en la fabricación de artefactos explosivos, como de detonadores.

I.htm

ETA utilizó amonal o amosal hexógeno para aumentar mezclado con el poder destructivo en el atentado de la T-4

en la zona afectada, las cuales están siendo analizadas. Ahora sí, quien lo comunica es la Policía Científica tras realizar pruebas sobre 200 muestras recogidas de entre los escombros del atentado; pero lo más llamativo es que comunica, la propia Policía, que de este tipo de Explosivo lo viene utilizando ETA desde los años 94, o sea que ETA si poseía el RDX el 11-M.

Quinto año de secundaria 53

7

Unidad I

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. Todos los compuestos inorgánicos son binarios.

Explicación

II. En el ozono el estado de oxidación del oxígeno es 2-. 2. Relaciona:

I. NaOH

A. Hidruro



II. HCl

B. Hidróxido



C. Hidrácido

Rpta: ____________

3. Completa:

La combinación de un metal alcalino con ________________ forma un óxido ________________ que



al combinarse con el agua forma ________________.

4. Determina el estado de oxidación del azufre en cada caso:

I. S8



Rpta: ____________



II. H2S



III. CaSO3

5. Tomando en cuenta los iones formule los siguientes compuestos: Nombre Cloruro férrico

Fórmula

Nitrato de sodio Óxido de magnesio Hidróxido plúmbico Carbonato de calcio 6. Dar nombre a los siguientes compuestos inorgánicos: Fórmula

Nombre

KCl KOH PbO2 NaNO2 Colegios

Trilce 54

Central 6198 - 100

Química

I. CuO

:

Monóxido de cobre

12. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:



II. Pb (OH)2

:

Hidróxido plumboso





III. HNO3

:

Ácido nitroso



I. Todos los óxidos tienen naturaleza ácida o básica.



a) Solo I b) Solo II d) I y II e) II y III



II. Los hidróxidos son compuestos ternarios.



III. Las sales oxisales se obtienen de ácidos oxácidos.



a) VVV d) FVF

7. Relaciona correctamente:



c) Solo III



8. Completa:

____________ + Ca (OH)2 → _____+ H2O



Ácido nítrico → _________ + _________

b) VVF e) FVV

c) VFF



9. Indica la atomicidad de cada compuesto:

13. Un hidróxido pentatómico se combina con ácido nítrico. ¿Cuántos átomos posee la sal obtenida?



I. Trióxido de azufre

_______________





II. Óxido mangánico

_______________



III. Óxido de cromo (III)

_______________

10. Determina el número de enlaces dativos en la molécula del ácido nítrico.

a) 0 d) 3

b) 1 e) 4

c) 2



11. El óxido de un metal es pentatómico. ¿Cuál será la atomicidad del hidróxido formado?

a) 3 d) 6

b) 4 e) 7

c) 5



a) 7 d) 10

b) 8 e) 11

c) 9



14. De las proposiciones:

I. La combinación de un óxido básico con agua forma un ácido oxácido.



II. La unión entre un hidróxido y un ácido hidrácido forma una sal haloidea.



III. El tetraoxosulfato (VI) de sodio es una sal oxisal.



¿Cuáles son correctas?



a) Solo I d) I y II

b) Solo II e) II y III

c) Solo III



Tarea domiciliaria Comprensión de información 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. Los óxidos de los alcalinos son compuestos iónicos.

Explicación

II. Las sales haloideas solo presentan dos átomos en su estructura. 2. Relaciona correctamente: I. KF

A. Óxido ácido

II. SO

B. Sal haloidea



C. Óxido básico



Rpta: ____________

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Quinto año de secundaria 55

7

Unidad I

3. Completa:

La unión de un _______________ con agua forma un ácido _______________ que al combinarse con un hidróxido forma _______________ haloidea.

4. Determine el estado de oxidación del manganeso en cada caso: I. MnO2 II. KMnO4 III. MnO42

Rpta: ____________

5. Indica la fórmula de cada compuesto utilizando los respectivos iones: Compuesto Nitrito de sodio Hidróxido ferroso Cloruro cuproso Bicarbonato de potasio

Fórmula

6. Determina los nombres de los siguientes compuestos: Fórmula

Compuesto

NaNO3 KF Fe(OH)2 KHCO3 7. Determina el número de átomos que posee la molécula del óxido de azufre (VI).

10. Completa:





______ + ácido clorhídrico → _____ + _____



Fe (OH)3 → _____________ + ______



a) 2

b) 3



d) 5

e) 6

c) 4



11. De los mencionados: 8. El óxido de un metal es heptatómico. ¿Cuántos átomos posee el hidróxido de dicho metal?

a) 7

b) 8



d) 10

e) 11



c) 9



9. Indica el número de enlaces dativos que posee la molécula del ácido perclórico.

a) 0

d) 3

Colegios

Trilce 56

b) 1

I. Los ácidos hidrácidos son compuestos binarios.

II. Los hidróxidos tienen naturaleza antiácida.



III. Los óxidos ácidos con el agua forman hidróxidos.



¿Cuáles son correctas?



a) Solo I d) I y II

b) Solo II e) I, II y III

c) Solo III



c) 2

e) 4

Central 6198 - 100

Química 12. Relaciona correctamente: I. P2O3

II. Pb (OH)2 : Hidróxido plumboso



III. HNO2 a) I y II d) Solo II

b) VVF



d) FFV

e) FFF

c) VFV

: Dioxonitrato (III) de hidrógeno. b) II y III e) I,II y III

14. Indica las atomicidades de los siguientes compuestos:



c) I y III



13. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

I. Los óxidos de los metales de transición son iónicos.



II. Las sales haloideas contienen solamente dos elementos.



a) FVV

: Trióxido de difósforo









I. Dicromato de potasio



II. Hipoclorito de sodio



III. Sulfato de calcio



a) 11, 3, 5 b) 11, 4, 6 c) 11, 3, 6



d) 12, 4, 8 e) 11, 3, 8

15. Determine el número de electrones libres de enlace en la molécula del ácido nítrico.

a) 12

b) 13



d) 15

e) 16

c) 14

III. En un ácido oxácido, el no metal presenta valores positivos de estado de oxidación.

Actividades complementarias

Investiga un poco más: ¿Cuál es el significado del término IUPAC?

De acuerdo a las propiedades químicas, un elemento puede ser metal, no metal o gas noble.

ELEMENTO QUÍMICO

Si el elemento se combina con hidrógeno forma un hidruro, y con oxígeno forma óxido. El óxido básico en agua forma hidróxido y el óxido ácido forma ácido oxácido, los cuales pueden formar sales.

Metal

No Metal

Hidruro No Metal

Óxido Ácido

Óxido Básico

Fuente de referencia : Química General Whitten

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Quinto año de secundaria 57

http://blogs.telecinco.es/elpasillero/files/2008/12/conejito1a.jpg

Estructura de la materia

www.elespectador.com/deportes/automovilismo/a...

La estructura interna del conejo y del huevo es la misma, están formados de átomos. Sin embargo, contienen diferentes elementos y compuestos.

En el automovilismo se utiliza una serie de materiales químicos para su fabricación, como también requiere de una serie de combustibles para su movimiento. Productos de la combustión contaminan al aire.

Energía solar

O2 (Oxígeno)

Materia orgánica El mejor laboratorio se encuentra en un vegetal, que transforma una serie de compuestos en nuevas sustancias, que impresionan hasta la actualidad. Colegios

Trilce 58

H 2O (Agua)

CO2 (Dióxido de carbono)

quintofs.wordpress.com/2009/11/16/

8

Unidad I

Central 6198 - 100

Química

Leemos: Investigadores de la Universidad de Alcalá sintetizan unas moléculas eficaces en el tratamiento del VIH. El carbono y el silicio son dos elementos químicos que están presentes en nuestro entorno. El carbono constituye el pilar básico de la vida y el silicio es el componente fundamental de los aparatos electrónicos. Francisco Javier de la Mata y Rafael Gómez, dos profesores del Departamento de Química Inorgánica de la Universidad de Alcalá (UAH), han encontrado un nuevo cometido para ellos, la lucha contra el SIDA. "Los dendrímeros carbosilano, unas moléculas tridimensionales que contienen enlaces carbonosilicio, son capaces de unirse al material nucleico de las células, lo protegen y lo transportan hasta el interior de los linfocitos infectados por el VIH. Al facilitar la inhibición del virus, frenan su expansión hacia otras células del organismo", explican los investigadores de la UAH. Francisco Javier de la Mata y Rafael Gómez apuestan por los dendrímeros carbosilano como una nueva estrategia terapéutica para combatir el SIDA, que cuenta con numerosas ventajas respecto a otros agentes de transporte: no son tóxicos, facilitan la disminución de la dosis requerida para lograr el efecto terapéutico deseado y son capaces de frenar la infección dentro de la célula ya infectada. "Un valor añadido, desde el punto de vista técnico, es que estas macromoléculas de tamaño nanoscópico las podemos preparar en el laboratorio con relativa facilidad y permiten una gran versatilidad a la hora de funcionalizarlas para encontrar un uso específico", explica Javier de la Mata. Los dendrímeros carbosilano también pueden usarse como vehículos de transporte de otras moléculas de interés farmacológico, ya que estos dendrímeros permiten aumentar la vida media de dichos fármacos y su biodisponibilidad, con lo que sería necesaria una dosis menor para conseguir el efecto biológico deseado. Los resultados de este proyecto de investigación, en el que llevan inmersos desde hace más de cinco años en colaboración con el laboratorio de Inmunobiología Molecular del Hospital Gregorio

www.madrimasd.org/.../noticia.asp?id=41948

El silicio y el carbono cercan al SIDA

Marañón de Madrid, se han materializado en una patente que fue premiada en el Concurso madri+d 2008 a las mejores patentes. El papel de los dendrímeros no termina aquí, ya que los investigadores de la Universidad de Alcalá colaboran con la Universidad de Navarra en la consecución de dendrímeros eficaces contra el cáncer. También tienen en marcha una colaboración con la Universidad Complutense, donde están desarrollando trabajos relacionados con el tratamiento de problemas oftalmológicos, y en la propia UAH colaboran con profesores de las Facultades de Química, Farmacia, Medicina y Biología en el estudio, entre otros, de la capacidad antibacteriana de algunos de los compuestos que han sintetizado en el laboratorio. A nivel internacional, trabajan de manera conjunta con grupos de investigación de Francia, Alemania, República Checa o Polonia, con los que están llevando a cabo un estudio sobre la capacidad de los dendrímeros en biomedicina para usarlos como agentes antipriónicos en el tratamiento del Alzheimer. A largo plazo, Gómez y de la Mata están estudiando la posibilidad de utilizar estos compuestos tridimensionales como agentes terapéuticos antivirales. "Creemos que los dendrímeros pueden convertirse en medicamentos propiamente dichos e igualmente eficaces para la biomedicina y otras ramas científicas" explica Rafael Gómez. "Es un proceso lento, en el que llevamos muy avanzados los experimentos in vitro y ahora estamos iniciando las pruebas in vivo. Estimamos que tardaremos una década en desarrollarlo y culminar los ensayos clínicos", concluye Javier de la Mata. Fuente | UAH - mi+d 11/12/2009

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Quinto año de secundaria 59

8

Unidad I

Practiquemos 1. Explique las siguientes proposiciones: Proposición I. La materia tiene masa y extensión .

Explicación

II. El petróleo y el gas natural son sustancias químicas. 2. Relaciona correctamente:

I. Gas butano

a. Sustancia simple



II. Azufre

b. Compuesto químico





c. Mezcla

Rpta: ____________

3. Completa:

La _______________ es la unión de dos o más sustancias en proporción _______________, la cual puede ser _______________ y _______________.

4. Determine la composición atómica de cada especie: Especie

Nro. de protones

Nro. de neutrones

Nro. de electrones

108 47

Ag

56 24

Cr

238 92

U

5. Hallar la longitud de onda de una radiación electromagnética cuya frecuencia es 150 Mhz. (Exprese dicho valor en nm)

Rpta: ____________

6. De las proposiciones:

Colegios

b) Solo II



d) I y II

e) I, II y III

c) Solo III

7. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

I. El principio de incertidumbre establece la posición relativa de un electrón.



II. Según Bohr la caída de electrones produce la emisión de fotones.

II. La ecuación de onda plantea una solución matemática mediante probabilidades.



III. Según el principio de dualidad un electrón se mueve en forma circular o elíptica.



a) VVV

b) FVF



d) FFF

e) FFV

¿Cuáles son correctas?

Trilce 60

a) Solo I

I. Según Rutherford la masa del átomo se concentra en el núcleo atómico.

III. Según Thomson los átomos presentan partículas de carga negativa llamados electrones.



c) VFV

Central 6198 - 100

Química 8. La configuración electrónica de un elemento químico presenta 13 orbitales no vacíos. Entonces se puede afirmar:

I. Presenta número atómico igual a 23.



II. Se ubica en el cuarto periodo.



III. Es un metal de transición.



¿Cuáles son correctas?



a) I y II b) II y III c) I y III d) Solo II e) I, II y III

I. Rubidio : Alcalino



II. Azufre

: Anfígeno



III. Bromo

: Halógeno

a) I y II b) I y III d) Solo II e) I,II y III

c) II y III



12. Un elemento químico presenta dos isotopos cuyos números de masa suman 144 y presentan en total 74 neutrones. Entonces:



9. Se relaciona correctamente:





I. Se ubica en el grupo 17



II. Presenta 3 orbitales semillenos.



III. Posee mayor electronegatividad que el azufre (z=16).



¿Cuáles son correctas?



a) Solo I d) I y II

b) Solo II e) ninguna

c) Solo III



13. Determine el número de átomos en cada caso:

I. Trióxido de azufre



II. Hidróxido cúprico



III. Tetraoxocromato (VI) de magnesio

10. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:



a) 3, 5, 7 b) 4, 4, 6 d) 3, 4, 5 e) 4, 5, 7



I. En un periodo el radio atómico aumenta de izquierda a derecha.

14. Un catión divalente es isoelectrónico con el ión As3- y además es isótono con 64 Cu. Entonces: 29 33



II. En un grupo los valores de electronegatividad se incrementan a medida que aumenta el número atómico.



a) Solo I

b) Solo II



d) I y III e) I ,II y III

c) Solo III

III. Los valores de energía de ionización experimentan la misma variación que el número atómico.

a) FVV



d) FFF

b) VVF

c) VFF

e) FVF

11. Al realizar la notación Lewis del compuesto: H2CO3 se puede afirmar que :

I. Presenta un enlace tipo pi y cinco enlaces tipo sigma.



II. Posee 12 electrones sin enlazar.



III. Hay cinco enlaces covalentes polares.



¿Cuáles son correctas?

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c) 4, 5, 6





I. Su número atómico es 36.



II. Su número de masa es 73.



III. Forma con el cloruro una sal haloidea triatómica.



¿Cuáles son correctas?



a) Solo I d) I y II

b) Solo II e) II y III

c) Solo III



15. El sulfato de un metal posee 6 átomos por estructura. Determine el número de átomos del hidróxido de dicho metal.

a) 3 d) 6

b) 4 e) 7



c) 5



Quinto año de secundaria 61

8

Unidad I

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. El tamaño de un átomo lo determina el número de neutrones. II. Los elementos químicos son sustancias simples.

Explicación

2. Relaciona correctamente: I. Cobre

A. Mezcla

II. Bronce

B. Sustancia simple



C. Compuesto



Rpta: ____________

3. Completa: La _______________ de dos o más elementos forma un_______________ que puede ser _______________ o _______________. 4. Determine la composición atómica de las siguientes especies: Especie

Nro. de P+

Nro. de e-

Nro. de n0

I

127 1 53 200 80 75 35

Hg

As

5. Indique el nombre de cada compuesto en los respectivos sistemas Compuesto

IUPAC

Stock

Tradicional

SO2 Sn(OH)2 H2SO2 6. ¿Cuál es el número atómico de un elemento que posee 17 electrones en el tercer nivel?

a) 27 d) 30

b) 28 e) 31

c) 29

Colegios

I. Dos especies isoelectrónicas presentan el mismo número de protones

Trilce 62

II. Los isótonos poseen el mismo número de neutrones.



III. La presencia de isótopos en un elemento fue explicada por la teoría atómica de Dalton.



¿Cuáles son correctas?



a) Solo I

b) Solo II



d) I y II

e) I y III



7. De las proposiciones:



c) Solo III

Central 6198 - 100

Química 8. Indicar cuáles son correctas: I. Oxígeno

:

Anfígeno

II. Rubidio

:

Alcalino



III. Iodo



:

Halógeno



a) I y II d) Solo I

b) I y III e) I, II y III

c) II y III





I. El número de electrones de valencia de los elementos de un mismo grupo de la tabla periódica es variable. ( )



II. La notación Lewis de los elementos de un mismo grupo es idéntica. ( )



III. Todos los gases nobles poseen el mismo número de electrones de valencia. ( )

10. Determina el número de enlaces covalentes polares y no polares que posee la molécula del propano: CH3CH2CH3 a) 6 y 2

b) 8 y 2



d) 8 y 4

e) 6 y 3

II. El radio atómico de un gas noble es mayor que el radio de un halógeno del mismo periodo.



III. Los no metales más reactivos son los halógenos.



a) VVV

b) VVF

d) FVF

c) VFF



e) FFV

12. Determina el número de orbitales semillenos en la configuración de un anfígeno.

9. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:





c) 6 y 4



a) 2



d) 1

b) 3

c) 4

e) 0

13. Indica el grupo y el periodo de un elemento que se ubica en la zona d de la tabla periódica con cinco orbitales llenos en el tercer nivel.

a) VB, 3

b) VIB, 4



d) VIIIB, 4 e) IVB, 4

c) VIIB, 3

14. Indica el número de electrones de valencia en una molécula del ácido carbónico.

a) 20

b) 22



d) 26

e) 28

c) 24



15. Determine el número de enlaces dativos en cada especie: +

11. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I. Los metales de transición carecen de electrones de valencia.

I. NH44 2-

II. CO3

2-



III. SO4



a) 1, 0, 1 b) 1, 0, 2



d) 1, 0, 0 e) 0, 1, 1

c) 1, 1, 2

Actividades complementarias

Investiga un poco más: ¿A qué se denomina orbitales degenerados?

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Quinto año de secundaria 63

Unidad I

UNIDAD

II

Estequiometría

La química del amor Los poetas nos han deleitado cantando al más maravilloso de los sentimientos desde todos los ángulos y con infinitos matices, pero los químicos también tenemos cosas que decir al respecto, quizás menos seductoras pero no por ello menos importantes. ¿Por qué nos enamoramos de una determinada persona y no de otra? Innumerables investigaciones psicológicas demuestran lo decisivo de los recuerdos infantiles -conscientes e inconscientes-. La llamada teoría de la correspondencia puede resumirse en la frase: "cada cual busca la pareja que cree merecer". Parece ser que antes de que una persona se fije en otra ya ha construido un mapa mental, un molde completo de circuitos cerebrales que determinan lo que le hará enamorarse de una persona y no de otra. El sexólogo John Money considera que los niños desarrollan esos mapas entre los 5 y 8 años de edad como resultado de asociaciones con miembros de su familia, con amigos, con experiencias y hechos fortuitos. Así pues antes de que el verdadero amor llame a nuestra puerta el sujeto ya ha elaborado los rasgos esenciales de la persona ideal a quien amar. La química del amor es una expresión acertada. En la cascada de reacciones emocionales hay electricidad (descargas neuronales) y hay química (hormonas y otras sustancias que participan). Ellas son las que hacen que una pasión amorosa descontrole nuestra vida y ellas son las que explican buena parte de los signos del enamoramiento. Cuando encontramos a la persona deseada se dispara la señal de alarma, nuestro organismo entra entonces en ebullición. A través del sistema nervioso el hipotálamo envía mensajes a las diferentes glándulas del cuerpo ordenando a las glándulas suprarrenales que aumenten inmediatamente la producción de adrenalina y noradrenalina (neurotransmisores que comunican entre sí a las células nerviosas). Sus efectos se hacen notar al instante: •

El corazón late más deprisa (130 pulsaciones por minuto).



La presión arterial sistólica (lo que conocemos como máxima) sube.



Se liberan grasas y azúcares para aumentar la capacidad muscular.



Se generan más glóbulos rojos a fin de mejorar el transporte de oxígeno por la corriente sanguínea.



Los síntomas del enamoramiento que muchas personas hemos percibido alguna vez, si hemos sido afortunados, son el resultado de complejas reacciones químicas del organismo que nos hacen a todos sentir aproximadamente lo mismo, aunque a nuestro amor lo sintamos como único en el mundo. No hay duda: el amor es una enfermedad. Tiene su propio rosario de pensamientos obsesivos y su propio ámbito de acción. Si en la cirrosis es el hígado, los padecimientos y goces del amor se esconden, irónicamente, en esa ingente telaraña de nudos y filamentos que llamamos sistema nervioso autónomo. En ese sistema, todo es impulso y oleaje químico. Aquí se asientan el miedo, el orgullo, los celos, el ardor y, por supuesto, el enamoramiento. A través de nervios microscópicos,

los impulsos se transmiten a todos los capilares, folículos pilosos y glándulas sudoríparas del cuerpo. El suave músculo intestinal, las glándulas lacrimales, la vejiga y los genitales, el organismo entero está sometido al bombardeo que parte de este arco vibrante de nudos y cuerdas. Las órdenes se suceden a velocidades de vértigo: ¡constricción!, ¡dilatación!, ¡secreción!, ¡erección! Todo es urgente, efervescente, impelente... Aquí no manda el intelecto ni la fuerza de voluntad. Es el reino del siento-luego-existo, de la carne, las atracciones y repulsiones primarias..., el territorio donde la razón es una intrusa. Hace apenas 13 años que se planteó el estudio del amor como un proceso bioquímico que se inicia en la corteza cerebral, pasa a las neuronas y de allí al sistema endocrino, dando lugar a respuestas fisiológicas intensas. El verdadero enamoramiento parece ser que sobreviene cuando se produce en el cerebro la FENILETILAMINA, compuesto orgánico de la familia de las anfetaminas. Al inundarse el cerebro de esta sustancia, éste responde mediante la secreción de dopamina (neurotransmisor responsable de los mecanismos de refuerzo del cerebro, es decir, de la capacidad de desear algo y de repetir un comportamiento que proporciona placer), norepinefrina y oxiticina (además de estimular las contracciones uterinas para el parto y hacer brotar la leche, parece ser además un mensajero químico del deseo sexual), y comienza el trabajo de los neurotransmisores que dan lugar a los arrebatos sentimentales, en síntesis: se está enamorado. Estos compuestos combinados hacen que los enamorados puedan permanecer horas haciendo el amor y noches enteras conversando, sin sensación alguna de cansancio o sueño. El affair de la feniletilamina con el amor se inició con la teoría propuesta por los médicos Donald F. Klein y Michael Lebowitz del Instituto Psiquiátrico de Nueva York, que sugirieron que el cerebro de una persona enamorada contenía grandes cantidades de feniletilamina y que sería la responsable de las sensaciones y modificaciones fisiológicas que experimentamos cuando estamos enamorados. Sospecharon de su existencia mientras realizaban un estudio con pacientes aquejados "de mal de amor", una depresión psíquica causada por una desilusión amorosa. Les llamó la atención la compulsiva tendencia de estas personas a devorar grandes cantidades de chocolate, un alimento especialmente rico en feniletilamina por lo que dedujeron que su adicción debía ser una especie de automedicación para combatir el síndrome de abstinencia causado por la falta de esa sustancia. Según su hipótesis el, por ellos llamado, centro de placer del cerebro comienza a producir feniletilamina a gran escala y así es como perdemos la cabeza, vemos el mundo de color de rosa y nos sentimos flotando. Su actividad perdura de 2 a 3 años, incluso a veces más, pero al final la atracción bioquímica decae. La fase de atracción no dura para siempre. La pareja, entonces, se encuentra ante una dicotomía: separarse o habituarse a manifestaciones más tibias de amor -compañerismo, afecto y tolerancia-.

Aprendizajes esperados Comprensión de información • Establecer las unidades más usadas en Química para medir cantidad de sustancia. •

Realizar proporciones en masas, moles y volúmenes para las diferentes sustancias que participan en una reacción.



Usar las reacciones químicas para establecer cantidades en los reactantes o en los productos.

Indagación y experimentación • Reconocer y evidenciar la ocurrencia de una reacción química.

Las investigaciones que realiza la NASA en Marte, lo realiza mediante un robot, que envía fotografía y videos en vivo de las características y la posible composición química. Colegios

Trilce 64



Realizar mediciones y volúmenes de sustancias para los reactivos.



Determinar las masas de los productos, grado de pureza y eficiencia del proceso.



Establecer las cantidades que se usan en Química para expresar los términos químicos por masas generalmente.

Central 6198 - 100

1

Química

http://www.sensorprod.com/images/temperature_site_image01.jpg

Reacciones químicas

Una reacción química involucra un cambio químico sin alterar a los elementos químicos.

Una reacción química es el cambio o transformación que experimenta una o más sustancias sin alterar a los elementos.

Evidencia de una reacción 1. Liberación de un gas 2. Formación de un precipitado 3. Cambio de energía 4. Cambio de color

Ecuación química Es la representación mediante fórmulas y símbolos de la reacción. Reactantes



Productos

En una reacción se produce una ruptura de enlaces y una formación de enlaces, además los átomos durante ese desarrollo experimentan un reordenamiento.

A las sustancias que inician la reacción se denominan reactantes o reactivos y las sustancias que se forman se llaman productos.

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Quinto año de secundaria 65

1

U unidad Iii

Tipos de reacción 1. Combinación, adición, síntesis, composición: cuando se forma un solo producto. Mg + O2 ⇒ MgO 2. Descomposición: cuando se presenta un solo reactante. Recibe un nombre particular según el proceso. Pirólisis, catálisis, electrólisis, hidrólisis y fotólisis. CaCO3 ⇒ CaO + CO2 3. Simple desplazamiento: cuando un elemento desplaza otro ocupando su lugar. Fe + HCl ⇒

FeCl3

+

H2

4. Doble desplazamiento: cuando dos elementos se desplazan mutuamente intercambiando posiciones. BaSO4 + AlCl3 ⇒ BaCl2 + Al2(SO4)3 5. Combustión: cuando se quema un combustible en presencia de un comburente (O2) liberando energía. CH4 + O2 ⇒ CO2 + H2O 6. Exotérmica: cuando libera energía. Na + H2O ⇒ NaOH + H2 + energía 7. Endotérmica: Cuando absorbe energía. KClO3 + energía ⇒ KCl + O2 8. Redox: Cuando uno o más elementos cambian su estado de oxidación. Zn + HCl ⇒ ZnCl2

CColegios olegios

Trilce 66

+ H2

Reducción

Oxidación

Estado de oxidación

Disminuye

Aumenta

Transferencia de electrones

Ganancia

Pérdida

Reactante

Agente oxidante

Agente reductor

Producto

Forma reducida

Forma oxidada

Central 6198 - 100

Química

1. Tanteo

Ánodo

Métodos de balance Hidrógeno

do Cáto

Balance de una reacción: es igualar el número de átomos de cada elemento, colocando delante de cada sustancia un mínimo número entero llamado coeficiente estequiométrico.

2. Algebráico

H

3. Redox

H H

4. Ion electrón

H

H

H H H H H H

H

Leemos: Nueva Técnica que Capta Reacciones Químicas en Células Vivas Individuales, 16 de Enero de 2008. Bioingenieros de la Universidad de California en Berkeley, han descubierto una técnica que por primera vez permite la detección de reacciones dinámicas en biomoléculas de una célula viva individual. Valiéndose de la "firma" delatora de las frecuencias a las que las moléculas orgánicas e inorgánicas absorben luz, el equipo de investigadores, dirigido por Luke Lee, profesor de bioingeniería y director del Centro de Nanotecnología Biomolecular de la Universidad de California en Berkeley, puede determinar en tiempo real si se activan enzimas específicas o se expresan genes particulares, todo con una resolución sin precedentes, dentro de una célula viviente. La técnica podría llevar a una nueva era en imaginología molecular, con implicaciones para el posible hallazgo de medicamentos basados en células, y los diagnósticos biomédicos. Los investigadores señalan que otras técnicas, como la resonancia magnética nuclear, pueden, como mucho, proporcionar información sobre un pequeño cúmulo de células. Pero para determinar las señales más tempranas de progresión de una enfermedad o de proliferación de las células madre, es necesario un mayor nivel de resolución, hasta

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O O O

O

O O O H HO H OH

H2O

H2 Exceso de hidrógeno

O O

H H

Una celda de combustible utiliza hidrógeno gaseoso y oxígeno gaseoso, genera electricidad, sin llegar a la combustión.

Oxígeno

Fuente

Agua

eléctrica

llegar a la dinámica molecular dentro de una única célula. Para estudiar los procesos bioquímicos de una célula, los científicos generalmente perforan su membrana externa para separar y analizar los componentes celulares. Ese método nunca puede proporcionar una visión en tiempo real de cómo funcionan los componentes en conjunto porque la célula resulta muerta en el proceso de extraerlos. Hasta ahora, no ha habido ningún método no invasivo que pueda capturar las "huellas dactilares" químicas de moléculas con resolución espacial nanométrica dentro de una célula viva. Hay grandes esperanzas de que las células madre puedan usarse algún día para tratar enfermedades, pero uno de los desafíos más grandes en este campo es entender con exactitud cómo se diferencian las células individuales. ¿Qué está sucediendo dentro de una célula madre cuando se desarrolla para formar músculo cardiaco en lugar de tejido para un diente o en vez del necesario para un pelo? Para averiguarlo, los científicos necesitan examinar las señales químicas delatoras que se generan a medida que proteínas y genes funcionan en equipo dentro de una célula.

Quinto año de secundaria 67

1

I Unidad ii

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. En una reacción se forman nuevos elementos. II. En una reacción se rompen los enlaces químicos.

Explicación

2. Relaciona: I.

Na+Cl2 ⇒ NaCl

II. H2O2 ⇒ H2O + O2

A. Redox B. Desplazamiento C. Descomposición

Rpta: ____________ 3. Completa: A las sustancias que inician una reacción se llaman ________________ y las sustancias que se forman se llaman ________________. 4. Clasifica las siguientes reacciones; si es: exotérmica (A), endotérmica (B), combustión (C), descomposición (D) y redox (E). I.

Reacción NaCl + energía ⇒ Na +Cl2

A

B

C

D

E

II. CO2 + H2O ⇒ H2CO3 +energía III. C + O2 ⇒ CO + energía 5. Indica el número de electrones transferidos en cada proceso: I.

NO31- ⇒

NH3



H 2S



CO32-

II. SO

24

III. CH4

I.

6. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda: Durante una reacción química ocurre una transformación de núcleos.

II. La reacción química produce nuevos elementos químicos. III. El cambio de estado de agregación produce una reacción química. a) VVV d) FVF

Colegios

Trilce 68

b) VVF e) FFF

La formación de una sal mediante un ácido con un hidróxido, representa a una reacción.

II. Durante una reacción los átomos experimentan un reordenamiento.

Rpta: _________________

I.

7. De las proposiciones:

c)

VFF

III. Los cambios físicos y químicos se representan mediante ecuaciones químicas. ¿Cuáles son correctas? a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

I, II y III

8. De los procesos, ¿cuáles representan reacciones químicas? I.

Destilación del agua de mar, para obtener sal.

II. Fermentación de la glucosa, para obtener etanol. Central 6198 - 100

Química III. Oxidación metanal. a)

I y II

d) Solo I

de

metanol,

b) I y III e)

c)

para

obtener

II y III

I, II y III

a)

Na + HCl → NaCl + H2

d) I y II

I. c)

→ Mn

oxidación, 6

b) reducción, 6

c)

oxidación, 5

d) reducción, 5

e)

oxidación, 7

11. Al balancear la reacción de combustión del propano: C3H8, indique el mínimo coeficiente entero del oxígeno. 2

d) 5

b) 3 e)

II. b +1 = d

a)

Solo I

b) Solo II

d) I y II

e)

c)

Solo III

II y III

2+

a)

a)

a+b=c+d

Son correctas:

10. Identifica el tipo de semirreacción y el número de electrones transferidos: MnO

29

III. a + c = d + 2

Solo III

II y III

14

24

Se puede afirmar que:

b) Solo II e)

e)

c)

a NH3 + b O2 → c NO + d H2O

III. Descomposición Solo I

b) 23

13. Para la reacción mostrada:

Redox

II. Desplazamiento

a)

20

d) 27

9. Identifica la siguiente reacción: I.

hierro, formándose cloruro de manganeso (II), cloruro férrico, cloruro de potasio y agua. Escriba la ecuación y señale la suma de coeficientes de los productos.

c)

14. Al balancear la siguiente reacción: Cu + NO31- → Cu+2 + NO + H2O Determina la relación molar oxidante/reductor. a)

3/2

b) 2/3

d) 8/3

e)

c)

3/8

2/5

15. Determina el coeficiente del agente oxidante en la reacción mostrada:

4

6

12. En una solución de permanganato de potasio se coloca una solución de HCl con limaduras de

I2

+ HNO3 → HIO3 + NO + H2O

a)

2

b) 3

d) 8

e)

c)

5

10

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición Las propiedades químicas se exhiben en la materia mediante una reacción. En una ecuación química solo se utiliza símbolos químicos.

Explicación

2. Relaciona correctamente: I.

K + O 2 → K 2O

II. Na + H2O → NaOH + H2

A.

Combinación

B.

Descomposición

C.

Desplazamiento

Rpta: ____________ www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 69

1

I Unidad ii

3. Completa: A la especie química que gana electrones se denomina _____________ y la especie que pierde electrones se denomina _____________. 4. Clasifica las siguientes reacciones; si es: exotérmica (A), endotérmica (B), combustión (C), desplazamiento (D) y redox (E). I.

Reacción CO + O2 → CO2 + energía

A

B

C

D

E

II. H2O → H2 + O2 III. Fe + HCl → FeCl3 + H2 a)

redox

b) exotérmica

c)

endotérmica

d) desplazamiento

e)

combustión

a)

5. Determina el tipo de semireacción, y el número de electrones transferidos: →

CrO42-

Cr3+

d) 13

de

combustión

es

II. Una reacción de simple desplazamiento es tipo redox.

11

e) 15

9. En la reacción:

a)

10

d) 13

de

coeficientes

b) 11 e)

c)

de

los

12

14

10. Se relaciona correctamente: I.

Zn + O2 → ZnO

: redox

II. P4 + Cl2 → PCl3

: combinación

¿Cuáles son correctas?

III. H2O2 → H2O + O2

: descomposición

a)

c)

b) e)

II y III I, II y III

c) I y III

Solo I

d) I y II 7. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.

En una oxidación se produce una pérdida de electrones.

II. En una reducción se produce una ganancia de electrones. III. En una reacción tipo redox solo se puede producir la reducción. a)

VVV

d) FFV

Trilce 70

c)

III. Una reacción de combinación presenta un solo reactante. a) I y II d) Solo II

Colegios

b) 7

Indica la suma reactantes.

6. De las proposiciones: Una reacción exotérmica.

5

Cu + HNO3 → Cu (NO3)2 + NO + H2O

Rpta: ____________

I.

8. Al balancear la reacción de combustión del butano: C4H10. Indicar el coeficiente del oxígeno.

b) VVF e)

FFF

c)

FVF

b) Solo II e)

Solo III

I, II y III

11. En una solución de dicromato de sodio se coloca una solución de ácido sulfúrico con plomo, formando sulfato de cromo (III), sulfato de plomo (IV), sulfato de sodio y agua. Indique la suma de coeficientes de los reactantes. a)

19

d) 22

b) 20 e)

c)

21

23

12. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.

En la combustión del carbono, este se oxida. Central 6198 - 100

Química II. En la fermentación se forman nuevos elementos. III. En la reacción de descomposición se forma dos o más productos. a)

VVV

d) FVF

b) VVF e)

c)

VFF

VFV

CrO42- + Al + H1+ → Cr3+ + Al2O3 + H2O Indica los coeficientes de los reactantes: 1, 1, 3

d) 2, 1, 5

I.

NO3 1-

b) 2, 3, 4 e)

c)

3, 4, 6

2, 2, 10

→ NH3

II. MnO41-

→ MnO2

III. Pb4+

→ Pb2+

a)

b) 2, 3, 4

2, 2, 2

d) 8, 6, 4

13. Al balancear:

a)

14. Determina el número de electrones transferidos en cada caso:

e)

c)

8, 3, 2

3, 5, 7

15. De los mencionados, ¿cuáles son tipo Redox? I.

CaCO3 → CaO + CO2

II. CH4 + O2 → CO2 + H2O III. KClO3 → KCl + O2 a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

II y III

Actividades complementarias

Investiga un poco más: Coloca 100 g de levadura en un vaso de precipitación y luego lentamente agrega agua oxigenada de concentración 20 volúmenes. Observa lo que ocurre y señala si el evento es una reacción química, y si es así represéntala.

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Quinto año de secundaria 71

unidades químicas de masa http://proyectoct6.wordpress.com/author/proyectoct6/

2

Unidad ii u I

En las cuatro muestras contenidas en los vasos de Erlemeyer, se tienen diferentes masas pero con el mismo número de átomos o de moléculas.

Principales términos químicos 1. Mol: es la unidad patrón en el sistema internacional de unidades que sirve para expresar cantidad de sustancia. Asocia una cantidad definida de moléculas, átomos, iones, protones, neutrones, electrones… 1mol = 6,023 x 1023 = Número de Avogadro 1 mol de un elemento contiene 6,023 x 1023 átomos de dicho elemento, 1 mol de una sustancia contiene 6,023x1023 moleculas de dicha sustancia. 2. Masa atómica (m.a.): es la masa promedio de las masas de los isótopos que forman a un elemento químico. Se calcula como un promedio ponderado. La masa atómica relativa toma base la 1/12 de la masa de un átomo de C-12 que según la IUPAC es exactamente 12 uma. Los valores de masa atómica relativa se presentan en la tabla periódica moderna. 1 mol de un elemento tiene una masa igual a su masa atómica expresado en gramos (átomo-gramo). Cálculo de la masa atómica de un elemento en función de sus isótopos: A1 z

Isótopos

E

Masa isotópica(uma) Abundancia

a m

A2 z

E

b n

m.a. (E) = a.m + b.n m+n

3. Masa molar (M): es la masa promedio de las masas de las moléculas que forman a una sustancia química. Se calcula como la sumatoria de los productos de las masas atómicas con el subíndice. También se llama peso molecular. Para compuestos iónicos se denomina peso fórmula. M= Colegios

Trilce 72

n

/ 1

m.a. se puede expresar en g/mol. Central 6198 - 100

Química Un mol de una sustancia tiene una masa equivalente a la masa molar expresada en gramos ( moléculagramo). Mol

Masa molar

Masa atómica

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. La masa de una molécula de agua es 18 g. II. La masa de un átomo de carbono es 12 uma. 2. Relaciona correctamente: I.

H2O2

II. O2

Explicación

m.a. (H=1 , O=16, Al=27) A. 34 g/mol

¿Cuáles son correctas?

B. 18 g/mol C. 32 g/mol

Rpta: ____________ 3. Completa: Una ______________ contiene 6,023x1023 moléculas, y tiene una masa equivalente a la ______________ expresado en gramos. 4. Un elemento contiene dos isótopos de masas de 35,75 u y 35,86 u con abundancias del 30% y 70% respectivamente. Hallar la masa atómica del elemento.

a) Solo I d) I y II

5. En una muestra de 216 g de plata, determina: I.

Número de moles

II. Número de átomos Rpta: ____________

c)

Solo III

7. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.

Un mol de ozono contiene 3 moles de oxígeno.

II. Una molécula de oxígeno contiene 2 átomos. III. Un átomo de cloro pesa 35,45 uma. a)

Rpta: ____________

b) Solo II e) I, II y III

VVV

d) FVF

b) VVF e)

c)

VFV

FFF

8. A partir de 360 g de MgSO4: I.

Hay 3 moles de magnesio.

II. Hay 1,8x1023 átomos de azufre. III. Hay 12 átomos de oxígeno. ¿Qué proposiciones son correctas?

6. De las proposiciones: I.

m.a. (Mg = 24, S = 32, O = 16)

Una molécula de agua contiene 3 átomos.

II. Un mol de aluminio tiene una masa de 27 g.

a)

III. Un átomo de oxígeno pesa 16 g.

d) I y II

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Solo I

b) Solo II e)

c)

Solo III

I y III Quinto año de secundaria 73

2

Unidad ii I u

9. ¿Cuántos neutrones posee 81 g de aluminio? m.a. (Al=27); núclido a)

27 13Al

2,5x1025 b) 2,5x1024

d) 18

e)

a)

d) 6x105 c)

1,8x1022

42

10. Una molécula de un alcano CnH2n+2 tiene una masa de 9,63x10-23 g. Hallar la atomicidad del alcano. a)

11

d) 16

b) 13 e)

c)

11. En una gota de etanol C2H5OH existe 1,047x10 moléculas. Si la densidad es 0,8 g/mL ¿Cuántas gotas de etanol forman un mililitro? 5

d) 10

b) 8 e)

c)

34

d) 42

18

7

20

12. Se forma un hilo tan delgado que se alinean átomos de un metal de radio de 2,5 A. ¿Cuál será la longitud del hilo, si tiene una masa de 216 mg? Dato: masa atómica (metal)= 108

e)

c)

3x105

2,5x1011

13. Un elemento de número atómico 34 posee dos isótopos de números de masa consecutivos. Si la masa atómica es 72,4 uma, y el isótopo liviano tiene una abundancia de 60%. Hallar el número de neutrones del isótopo pesado. a)

14

21

a)

3x1011 m b) 6x1011

b) 36 e)

c)

39

43

14. ¿Qué masa de azufre contiene 1,2x1023 neutrones? Dato: 32 16S a)

0,2 g

d) 0,5

b) 0,3 e)

c)

0,4

0,6

15. ¿Cuántos kg de glucosa C6H12O6 contiene 3,0x1026 átomos? a)

3,7

d) 6,3

b) 4,2 e)

c)

5,8

7,6

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. La masa de un átomo se puede expresar en gramos. II. Un mol O2 contiene 2 mol de oxígeno atómico. 2. Relaciona correctamente: I.

Explicación

5. ¿Cuántos átomos contiene 104 mg de cromo?

C4H8

A. 44 g/mol

II. N2O4

B. 56 g/mol C. 92 g/mol

Rpta: ____________ 3. Completa: La masa de una ____________ de agua es 18 g y la masa de un mol de carbono es ____________.

Rpta: ____________ 6. De las proposiciones: I.

En una molécula de agua hay tres átomos.

II. En un mol de dióxido de carbono 6,023 x 1023 átomos.

hay

III. Un mol de carbono tiene una masa de 12 u. ¿Cuáles son correctas?

4. Un elemento posee dos isótopos de masas de 46,97 u y 48,86 u con abundancias del 75% y 25% respectivamente. Hallar la masa atómica del elemento.

a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

II y III

Rpta: ____________ Colegios

Trilce 74

Central 6198 - 100

Química 7. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.

La masa de un mol de un elemento depende de su número atómico.

II. La masa de un mol de una sustancia depende de su masa molar. III. La masa de un átomo se obtiene dividiendo la masa atómica con el número de Avogadro. a)

VVV

d) FFF

b) FVV e)

c)

FVF

FFV

8. Determina la masa de 1,2x1022 átomos de Hierro. m.a. (Fe = 56) a)

0,8

d) 3,6

b) 1,1 e)

c)

2,5

3

d) 6

b) 4 e)

c)

5

7

10. Se tiene una muestra con 400 g de CaCO3. Entonces: I.

Hay 4 mol de sustancia.

II. Hay 2,4x10 iones de Ca 24

III. Hay 192 g de oxígeno. ¿Cuáles son correctas?

Solo I

d) I y II

2+

b) Solo II e)

c)

Solo III

I, II y III

11. Una molécula de un alqueno CnH2n tiene una masa de 9,3x10-23 g .Hallar el valor de n. a)

2

b) 3

d) 5

e)

c)

4

6

12. En una gota de acetona CH3COCH3 hay 4,8x1020 moléculas. Si su densidad es 0,92 g/mL. ¿Cuántas gotas contiene un mililitro de acetona? a)

10

b) 15

d) 20

e)

c)

18

25

13. ¿Cuántos neutrones contiene 310 g de fósforo? Dato:

5,6

9. ¿Cuántas moléculas contiene 132 g de gas de propano C3H8? a)

a)

31 15P

a) 3,6x1024 b) 9,6x1025 d) 10 e) 100

c)

4,8x1024

14. ¿Qué masa de azúcar C12H22O11 tiene 1,5x1024 moléculas? a)

851,7 g b) 772,5

d) 95,89

e)

c)

122,7

10,83

15. Un mezcla formada por C3H8 y C4H10 tiene una masa de 394 g y contiene 8 mol de moléculas. ¿Cuántas moles de átomos contiene la mezcla? a)

11

d) 97

b) 14 e)

c)

25

102

Actividades complementarias

Investiga un poco más: Coloca en una balanza un clavo de hierro, determina su masa y con el dato de su masa atómica calcula el número de átomos. ¿Es posible determinar dicha cantidad a pesar de no ver a los átomos?

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Quinto año de secundaria 75

análisis de muestRas http://www.telefonica.net/web2/izpisua/FYQ/modelos_atomicos/quimicos.htm

3

u Unidad ii I

Lavoisier fue el primero en crear las fórmulas químicas de los compuestos y señaló la diferencia entre átomos y moléculas. Actualmente una fórmula química puede representar a varios compuestos (isómeros).

Composición centesimal (C.C.) Es el cálculo porcentual en masa de una sustancia en un compuesto o mezcla. Se determina comparando la masa de dicha sustancia con el total. %A =

masa A x 100 masa total

/

% = 100%

Fórmula molecular (F.M.) Es la representación de una sustancia química colocando como subíndice al número de átomos de cada elemento. Representa correctamente a una sustancia química por molécula o unidad fórmula.

Formula empírica (F.E.) Es la fórmula simplificada de un compuesto químico. Solo indica la proporción entre los átomos enlazados de los elementos químicos. F.M. = F.E. x q

Compuesto químico Glucosa Peróxido de Hidrógeno Colegios

Trilce 76

q

F.M C6H12O6

F.E CH2O

6

H2O2

HO

2

Central 6198 - 100

Química

Leemos: Nombre (IUPAC) sistemático

NH2 N H 2N

2,4,6-triamino-1,3,5-triazina

N N

NH2

Melamina

La melamina es un compuesto orgánico con la fórmula química C3H6N6 y cuyo nombre IUPAC es 2,4,6-triamino-1,3,5-triazina. Es levemente soluble en agua, y naturalmente forma un sólido blanco. Constitución química La melamina es un trímero (está constituida por tres moléculas iguales) de cianamida, formando un heterociclo aromático que puede reaccionar con el formaldehído dando la resina melaminaformaldehído. Tanto la urea-formaldehído como la melaminaformaldehído tienen propiedades generales muy similares, aunque existe mucha diferencia en sus aplicaciones. A ambas resinas se les conoce como aminorresinas. Las aminorresinas se usan principalmente como adhesivos para hacer madera aglomerada y contrachapado, usados en la construcción residencial y fabricación de muebles. Alteración de alimentos Por su elevado contenido en nitrógeno han sido utilizados fraudulentamente para adulterar alimentos para mascotas y para humanos. De esta forma simulan tener un mayor contenido proteico del producto, aunque haciéndolo tóxico. En 2007 se detectó esta adulteración en alimentos de mascotas exportados desde China

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General Fórmula molecular C3H6N6

a EEUU. Al año siguiente se detectó en China la misma alteración en productos lácteos para bebé. Se detectó esta adulteración en leche, helados, yogures y masa para pizzas. Se han retirado como medida de precaución en Reino Unido caramelos de la marca 'White Rabbit' ante el riesgo de que estas golosinas contengan melamina. En Chile de igual forma se están retirando de circulación productos chinos contaminados con melamina. Uno de los fabricantes de caramelos más conocidos de China, que comercializa entre otras la marca White Rabbit, producto que se exporta a México, anunció el viernes 26 de septiembre de 2008 la suspensión de la venta de sus dulces, sospechosos de contener melamina. La marca, propiedad de la compañía Guanshengyuan (filial de Bright), ya había retirado todas sus exportaciones del mercado, después de que se detectó melamina en los análisis de los caramelos. Estos caramelos, muy populares en China, se exportaban hasta ahora, entre otros países, a Ecuador y México, donde la víspera se ordenó a las aduanas vetar el ingreso y retirar del mercado cualquier producto lácteo procedente de China por el escándalo de la leche contaminada con melamina.

Quinto año de secundaria 77

3

u Unidad ii I

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición La composición centesimal solo muestra la proporción por elemento.

Explicación

II. La suma de porcentaje de todos los elementos en un compuesto es 100%. 2. Completa: La __________________ representa correctamente el total de átomos ,y la ___________________ es una representación simplificada. 3. Relaciona la fórmula con el porcentaje de oxígeno: I.

H 2O

A. 52,3%

II. H2O2

B. 94,1% C. 88,9%

Rpta: _______________ 4. Indica la composición centesimal de cada elemento señalado: Compuesto químico FeO

Hierro

Oxígeno

Fe2O3 Fe3O4 m.a. (Fe=56, O=16) 5. Un óxido contiene 40% de azufre. Indique la fórmula empírica del óxido. m.a. (S=32)

m.a. (Mg=24, S=32, O=16, H=1)

Rpta: _______________

a)

6. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.

Todos los óxidos contienen la misma composición centesimal de oxígeno.

II. El hidróxido de sodio contiene 16% de sodio. III. El % de hidrógeno en el agua es 11,1%. a)

VVV

d) FFF Colegios

Trilce 78

7. Determina el % de agua en el compuesto MgSO4.10H2O.

b) FVV e)

c)

FFV

40%

d) 68%

b) 36% e)

c)

60%

75%

8. En una sal hidratada de fosfato de calcio existe 22,5% de agua. ¿Cuántas moléculas de agua contiene la estructura iónica? m.a. (P = 31, O = 16, Ca = 40) a)

4

d) 8

b) 5 e)

c)

6

10

FVF Central 6198 - 100

Química 9. Un mineral contiene 65% de nitrato cúprico Cu(NO3)2. ¿Cuál es el % de cobre en el mineral? m.a. (Cu= 63,5, N=14, O=16) a)

33,87% b) 22,01%

d) 18,56% e)

c)

10,15%

4,23%

10. En el compuesto A2B3 existe 40% de A. ¿Cuál es el % de B en el compuesto AB4?

a)

16 g/mol b) 30

d) 58

25%

d) 20%

b) 75% e)

c)

60%

La fórmula molecular de los hidróxidos es similar a su fórmula empírica.

II. La fórmula empírica representa a un compuesto químico. III. Existe una relación entera entre la fórmula molecular y fórmula empírica. ¿Cuáles son correctas? a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

I y III

12. Un compuesto químico contiene 80% de carbono y 20% de hidrógeno. Si la molécula contiene 8 átomos. Indique la masa molar del compuesto. m.a. (C=12, H=1)

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78

a)

5

b) 8 e)

c)

11

15

80%

11. De las proposiciones: I.

44

13. Al quemar un hidrocarburo con suficiente oxígeno se forma 1,32 g de CO2 y 0,72 g de agua. Si la fórmula empírica coincide con la fórmula molecular. Hallar el número de átomos en la molécula.

d) 13 a)

e)

c)

14. Al quemar un hidrocarburo con suficiente oxígeno se forma una mezcla de CO, CO2 y vapor de agua que presenta la siguiente composición molar: 21,05%, 26,32% y 52,63%. Indique el número de átomos del hidrocarburo y el número de moléculas de oxígeno. a)

29,10

d) 29,16

b) 27,12 e)

c)

28,14

29,12

15. Un compuesto orgánico de masa molar 180 g/mol contiene 80% de carbono, 6,67% de hidrógeno y 53,33% de oxígeno. Determine el coeficiente del oxígeno en la combustión del compuesto orgánico. a)

12

d) 6

b) 10 e)

c)

8

4

Quinto año de secundaria 79

3

Unidad ii u I

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. En el monóxido de carbono existe 42,8% de carbono. II. En el agua existe 2% de hidrógeno.

Explicación

2. Relacionar correctamente entre la fórmula del compuesto y el % de hidrógeno. I.

A. 80%

CH4

II. C2H6

B. 25% C. 20%

Rpta: ____________ 3. Completa: La fórmula molecular del peróxido del hidrógeno es _______________ y su fórmula empírica es ________________. 4. Determina la composición centesimal del fósforo en cada caso: Compuesto

Fósforo

PH3 P2O3 H3PO4 m.a. (P=31, H=1, O=16) 5. En el compuesto CnH2n+2 existe 83,3% de carbono. Halla el valor de n.

7. Indica el % de hierro en el sulfato férrico Fe2(SO4)3.

m.a. (C=12, H=1)

m.a. (Fe=56, S=32, O=16)

Rpta: ____________

a)

14%

d) 42% 6. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.

La fórmula empírica representa una proporción atómica de los elementos.

II. La fórmula molecular indica el número de átomos en una molécula. III. Los compuestos inorgánicos solo presentan fórmula empírica. a) VVV d) FFF

b) VVF e) FVF

c) VFF

b) 28% e)

c)

35%

49%

8. Si el sulfato de magnesio hidratado contiene 51,22% de agua. Halla el número de moléculas de agua en la unidad fórmula. m.a. (Mg=24, S=32, O=16) a)

5

d) 8

b) 6 e)

c)

7

10

9. Un mineral de óxido férrico Fe2O3 contiene 28% de Hierro. ¿Cuál es el % de impurezas en el mineral? m.a. (Fe = 56, O = 16)

Colegios

Trilce 80

Central 6198 - 100

Química a)

20%

d) 40%

b) 26% e)

c)

a)

35%

d) 14

79%

10. Un compuesto orgánico contiene 75% de carbono y 25% de hidrógeno. Si la fórmula molecular coincide con la fórmula empírica. Halla el número de átomos que contiene la molécula. a)

4

d) 7

b) 5 e)

c)

3

a)

d) 12

e)

c)

64

d) 72

8

b) 6

9

15

12. Al realizar la combustión de un hidrocarburo se forma 1,76 g de CO2 y 0,9 g de H2O.

b) 12 e)

c)

13

16

13. Un hidrocarburo contiene 18 átomos por molécula. Si el compuesto posee 85,7% de carbono y 14,3% de hidrógeno. Halla la masa molar del hidrocarburo.

6

11. Un óxido contiene 70% de hierro. Si la masa fórmula es 160 g/unidad fórmula. Halla el número de mol de hierro en 480 g de óxido. m.a. (Fe = 56, O = 16) a)

11

b) 68 e)

c)

70

78

14. El compuesto AB4 contiene 80% de B. Halla el % de A en el compuesto AB. a)

25%

d) 55%

b) 30% e)

c)

70%

50%

15. Al quemar un compuesto orgánico se forma una mezcla que contiene CO, CO2 y H2O cuya composición molar es 26,09%, 21,74% y 52,17% respectivamente. Hallar el coeficiente del oxígeno en la combustión.

Si la masa molar es 58 g/mol, determina el coeficiente del oxígeno en el balance.

a)

12

d) 25

b) 13 e)

c)

14

28

Actividades complementarias

Investiga un poco más: Colocar en un tubo de ensayo una muestra de 100 g de clorato de potasio, 20 g de dióxido de manganeso. Pesar nuevamente el conjunto, calentarlo hasta su completa descomposición. Volver a pesar la muestra con el tubo de ensayo. •

¿Existe diferencia de masa?



¿Se puede determinar la pureza de la muestra?

Fórmula empírica Composición centesimal

Fórmula molecular

COMPOSICIÓN QUÍMICA

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Quinto año de secundaria 81

Relación molaR y masa

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4

Unidad ii I u

La práctica de un experimento en Química se debe realizar con los cuidados adecuados, teniendo en cuenta las sustancias posibles que se pueden liberar. El análisis previo a la experimentación, como la escritura de una reacción y el cálculo estequiométrico, aseguran la práctica.

La estequiometría es la medición de las cantidades de las sustancias que participan en una reacción. La determinación de las relaciones estequiométricas se realizan principalmente con los coeficientes. La relación en moles se determina con los coeficientes y la relación en pesos se determina con los coeficientes por masa molar.

Leyes estequiométricas 1. Ley de conservación de la masa (Lavoisier): “durante una reacción la masa permanece constante” CaCO3 ⇒ CaO + CO2 100 g

56 g

44 g

Los 100 g de carbonato de calcio se transforman en 56 g de óxido de calcio y 44 g de dióxido de carbono. 2. Ley de proporciones definidas (Proust): “cuando dos sustancias se combinan y forman un compuesto existe una relación constante, fija y definida entre ellas”. N2 + 3 H2 ⇒ 2 NH3 la proporción en moles entre el Nitrógeno gaseoso y el Oxígeno gaseoso es de 1:3

Colegios

Trilce 82

Central 6198 - 100

Química 3. Ley de proporciones múltiples (Dalton): “cuando dos sustancias se combinan y pueden formar diferentes compuestos, uno de ellos permanece constante y el otro varía en relaciones enteras”. 2 Cl2 + 1 O2 → 2 Cl2O 2 Cl2 + 3 O2

→ 2 Cl2O3

2 Cl2 + 5 O2 → 2 Cl2O5 2 Cl2 + 7 O2 → 2 Cl2O7 Cuando el cloro se combina con el oxígeno, el primero permanece constante y el otro varía en relaciones enteras de 1, 3, 5 y 7 respectivamente. 4. Ley de proporciones recíprocas (Wenzel –Richter): “la cantidad de sustancia que participa en una reacción es proporcional a su masa equivalente que participa en otra reacción”. Na + HCl ⇒ NaCl + H2

masa H masa Na = masa HCl = masa NaCl = 23, 0 36, 5 58, 5 1, 0

2

La masa de cada sustancia es directamente proporcional a su masa equivalente. Cuando existe doble dato de reactante, se debe determinar el reactivo en exceso y el reactivo limitante.

Cantidad en exceso = Cantidad inicial – Cantidad que reacciona

Se debe considerar que las sustancias son puras y que el rendimiento es teórico, es decir, con una eficiencia del 100%. %rendimiento =

cantidad real # 100 cantidad teorica

La preparación de jabones se realiza mediante una reacción de saponificación, al agregar soda caústica a la grasa, en una proporción molar de 1 a 3.

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Quinto año de secundaria 83

4

Unidad ii I u

La pólvora La pólvora, el primer explosivo conocido, fue descubierto por casualidad en China en torno al siglo IX. Su hallazgo parece ser fruto de las investigaciones de algún alquimista que, en su búsqueda del elixir de la eterna juventud, dio por accidente con la fórmula del explosivo. De hecho las primeras referencias a la pólvora las encontramos en textos herméticos advirtiendo de los peligros de mezclar determinadas sustancias. En el siglo X ya se utilizaba con propósitos militares en forma de cohetes y bombas explosivas lanzadas desde catapultas. Se sabe que ya en el año 1126 se utilizaban cañones hechos de tubos de bambú para lanzar proyectiles al enemigo. Más tarde esos tubos serían sustituidos por otros de metal más resistente; el más antiguo del que se tiene noticia data de1290. Desde China el uso militar de la pólvora pasó a Japón y a Europa. Se sabe que fue usado por los mongoles contra los húngaros en 1241 y que Roger Bacon hace una mención en 1248. Hasta ese momento Europa sólo había contado con un producto inflamable llamado "fuego griego" que sin embargo no podría competir con la efectividad del recién llegado invento. Durante el siglo XIV el uso de cañones se generalizó tanto en China como en Europa, pero el problema seguía residiendo en crear tubos de metal capaces de contener las tremendas explosiones que se producían en su interior. Este problema pudo haber conducido a la falsa afirmación de que los chinos sólo utilizaron la pólvora para hacer fuegos artificiales, lo que no es en absoluto cierto ya que está documentado que hicieron uso de ella con propósitos bélicos en numerosas ocasiones. Así por ejemplo el grosor y la solidez de las murallas de Beijing deja bien a las claras que se diseñaron para resistir el ataque de la artillería enemiga y la dinastía Ming cambió la ubicación de la antigua capital Nanjing por el hecho de que las colinas de alrededor eran una localización demasiado tentadora para que el adversario ubicara sus cañones. Cuenta la leyenda que la fórmula pudo llegar a Europa en 1324 de la mano de un monje peregrino. La receta consistía en la mezcla de carbón, azufre y salitre que el religioso comunicó al abad de un monasterio donde pernoctó. A la mañana siguiente el monje que se encontraba en la puerta al ver salir Colegios

Trilce 84

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Leemos:

al huésped, pudo comprobar con horror que debajo de los ropajes monacales le asomaba un rabo peludo: era el mismísimo diablo que el terrible invento venía a perturbar para siempre y a sembrar el caos a la sociedad de la época. La pólvora se extendió con rapidez por toda Europa y jugó un papel fundamental en el equilibrio de poder que se establecería a partir de entonces, ya que eran muy pocos los personajes que contaban con dinero y capacidad suficiente para fabricar armas. Entre los siglos XV al XVII se asistiría a un amplio desarrollo de la tecnología relacionada con la pólvora. Los avances en el campo de la metalurgia hicieron posible la elaboración de armas de pequeños tamaño y mosquetes. Resulta curioso que todavía en el siglo XV, Enrique VIII de Inglaterra manifestara que "las armas de fuego nunca suplantarían al arco largo de la infantería inglesa". Incluso tiempo después, cuando las armas se habían generalizado en todos los ejércitos, muchos seguían considerando su uso como una vileza impropia de verdaderos caballeros. A partir de la segunda mitad del siglo XVI la fabricación de la pólvora en casi todos los países, estaba ya en manos del Estado y su uso sería reglamentado poco después. En 1886 Paul Vielle inventó un tipo de pólvora sin humo hecho con nitrocelulosa gelatinizada mezclada con éter y alcohol. Esta mezcla se pasaba por unos rodillos para formar finas hojas que después se cortaban con una guillotina al tamaño deseado. El ejército francés fue el primero en usar este nuevo tipo de explosivo, que no formaba humo y era mucho más potente que el anterior, y otros países europeos no tardaron en seguir su ejemplo. Muchas otras innovaciones se sucedieron en el campo de los materiales explosivos hasta llegar a la actualidad, pero sin duda la aparición de la pólvora en occidente en la Edad Media fue el acontecimiento más significativo.

Central 6198 - 100

Química Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición La masa de los productos es mayor que los reactantes.

Explicación

II. Las moles durante una reacción permanecen constantes. 2. Relaciona correctamente: I.

Ley de proporciones

7. De las proposiciones: A. Lavoiser

I.

En una reacción de combustión la masa del combustible es idéntica a la masa del comburente.

múltiples II. Ley de conservación

B. Proust

de la masa C. Dalton Rpta: ______________

II. Una relación de masas se determina con los coeficientes. III. Cuando una reacción cesa, se ha formado una cantidad de producto. ¿Cuáles son correctas?

3. Completa: Durante una reacción la masa de los productos es _______________ que la masa de los reactantes, según la ley ___________________. 4. ¿Cuántas moles de oxígeno gaseoso se requiere para la combustión de 5 mol de propano C3H8? Rpta: ______________

a)

d) I y II

Rpta: ______________

I.

Durante la combustión una porción de materia se transforma en energía.

II. La relación en moles en una reacción se determina con los coeficientes del balance.

e)

c)

II y III

¿Cuántas moles de agua forman 1,6 moles de amoniaco? 1,2

d) 2,0

b) 1,6 e)

c)

9. ¿Cuántos kg de metano se puede quemar, para liberar 2,2 kg de dióxido de carbono? 0,1

d) 0,8

b) 0,2 e)

c)

10. Un tubo de ensayo con clorato de potasio tiene una masa de 124,5 g. Se calienta hasta provocar una reacción de descomposición. Determinando que la masa se reduce a 114,9 g. Halla la masa del tubo de ensayo. KClO3 ⇒ KCl + O2

a)

a)

d) FVF www.trilce.edu.pe

e)

FFF

c)

FVV

0,4

1,6

m.a. (K=39, Cl=35,5, O=16)

b) VVF

1,8

2,4

III. Durante la electrólisis de un compuesto, la masa permanece constante. VVV

Solo III

NH3 + O2 ⇒ NO + H2O

a) 6. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

b) Solo II

8. De acuerdo a la siguiente reacción:

a)

5. ¿Cuántos kg de agua se forman al tratar 1 kg de H2 con suficiente oxígeno?

Solo I

80 g

d) 150

b) 100 e)

c)

120

200 Quinto año de secundaria 85

4

u Unidad ii I

11. Se quema una mezcla de 208 g formada por etano C3H6 y por propano C3H8 con 24 moles de O2 . Halla el % de etano en la mezcla. a)

54,2%

d) 20,5%

b) 42,3% e)

c)

57,7%

8

b)

32

d) 54

e)

64

c)

48

m.a. (Cl = 35,5, S = 32, O = 16) 56

d) 14,3

b) 28 e)

a)

81

b) 27

d) 54

e)

c)

219

100

15. De acuerdo a la siguiente reacción: CO + H2O ⇒ CO2 + H2

13. Al tratar 3,25 g del cloruro de un metal con ácido sulfúrico se forma 4 g de sulfato del metal. Halla la masa equivalente del metal.

a)

m.a. (Al =27, H=1, Cl=35,5)

33,5%

12. Un óxido contiene 72% de metal. Halla la masa equivalente del metal. a)

14. En un reactor se coloca 108 g de aluminio con 328,5 g de HCl, formándose cloruro de aluminio e hidrógeno gaseoso. ¿Cuántos gramos hay en exceso?

c)

18,7

Al tratar 560 g de CO con suficiente agua se forma 660 g de dióxido de carbono. Halla el porcentaje de rendimiento del proceso. a)

90%

d) 79%

10,5

b) 82% e)

c)

75%

95%

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I. II.

Proposición La masa de los productos es menor al iniciar una reacción. Durante una combustión la masa de oxígeno se consume totalmente.

2. Relaciona correctamente: I.

Explicación

Relación en moles

II. Relación en peso

A. Subíndice B. Coeficiente C. Masa molar

Rpta: ______________ 3. Completa: Durante una reacción química la masa de los productos es ____________ que la masa de los reactantes.

5. ¿Cuántos kilogramos de metano CH4 se pueden quemar para producir 180 kg de agua? Rpta: ______________ 6. Halla la masa de carbonato de calcio (CaCO3) que se debe calentar, para su completa descomposición, si se forma 88 g de dióxido de carbono. CaCO3 m.a.



CaO + CO2

(Ca = 40 , C = 12, O = 16)

4. De acuerdo a la reacción: N2 + H2 → NH3 ¿Cuántas moles de amoniaco se forman con 1,2 moles de H2?

a)

50 g

d) 180 g

b) 100 g e)

c)

120 g

200 g

Rpta: ______________ Colegios

Trilce 86

Central 6198 - 100

Química 7. Calcula la masa en exceso que deja de reaccionar al tratar 160 g de oxígeno gaseoso con 100 g de hidrógeno gaseoso, de acuerdo a la siguiente reacción: H2 + O2 → H2O a)

20 g

d) 80

b) 40 e)

c)

m.a. (Ca = 40, O =16, C =12) 60

90

a)

8. Se coloca una barra de cobre en una solución de AgNO3. Si se deposita 2,16 g de plata en la barra. ¿Cuántos gramos de cobre se oxidan? m.a. (Cu = 63,5, Ag = 108) a)

0,635

d) 5,08

b) 1,27 e)

80%

c)

2,54

10,16

d) 98%

b) 75% e)

c)

92%

57,0%

d) 65,8%

b) 55,5% e)

c)

2

d) 5

62,6

56,8

¿Cuántos kg de gas monóxido de nitrógeno se libera con 300 mol de cobre metálico? a)

1,5

d) 6,0

b) 2,5 e)

c)

3,0

7,5

14. Un óxido contiene 84% de un metal. Halla la masa equivalente del metal. a)

84

d) 36

b) 42 e)

c)

24

16

15. De acuerdo a la reacción: MnO41- + Fe → Mn2+

+ Fe3+

¿Cuántos gramos de KMnO4 reaccionan con 28 g de hierro metálico?

74,5%

b) 3 e)

e)

c)

13. De acuerdo a la siguiente reacción:

56,7%

11. Durante la combustión de un alcano CnH2n+2, la relación molar entre el combustible y el comburente es de 2:13. Hallar el valor de n. a)

d) 50,8

b) 62,8

72%

10. Se coloca una muestra de 200 g de sodio metálico en agua, liberándose 5 g de hidrógeno gaseoso. ¿Cuál es el porcentaje de pureza del sodio? m.a. (Na = 23, H = 1) a)

88,0

Cu + HNO3 → Cu (NO3)2 + NO + H2O

9. Durante la combustión de 160 kg de gas metano CH4 se libera 330 kg de dióxido de carbono. ¿Cuál es el rendimiento de la reacción? a)

12. Se coloca en un reactor la masa de 200 g de CaCO3 y se somete a una completa descomposición, formándose CaO y CO2. ¿Cuántos gramos de gas se libera, si el proceso tiene un rendimiento del 70%?

c)

4

m.a. (Fe = 56, Mn = 55, O = 16, K = 39) a)

15,8

d) 52,5

b) 45,8 e)

c)

47,4

55,6

6

Actividades complementarias

Investiga un poco más: En un tubo de ensayo se coloca 100 ml de ácido clorhídrico y pequeñas limaduras de hierro. Observa alguna manifestación de cambio.

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¿Se puede determinar que gas se desprendió?



Representa la reacción química y clasifícala.

Quinto año de secundaria 87

estequiometRía

monografias.com

5

Unidad ii I u

Cualquier cálculo estequiométrico, requiere de determinar las masas que posiblemente participen de una reacción química. Se puede usar balanzas electrónicas o de dos brazos evitando la presencia de aire.

Leemos:

rafias. c monog

Minnesota ha dado otro buen motivo para no consumir refrescos con gas o, al menos un reciente estudio realizado así lo determina, pues el consumo regular de este tipo de bebida aumentaría los riesgos de desarrollar cáncer de páncreas hasta en un 87 por ciento.

om

El consumo regular de refrescos aumentaría el riesgo de desarrollar cáncer de páncreas:

Según los resultados de esta investigación, encabezada por el doctor Mark Pereira, el principal causante de esto sería el alto contenido de azúcar en los refrescos que incrementaría la cantidad de insulina que el páncreas produce, lo que a su vez volvería a sus células más propensas a degenerar en cáncer. Para llegar a estos resultados, el equipo de trabajo analizó a más de 60 000 personas durante 14 años, tiempo tras el cual se encontró que de los 140 casos de cáncer de páncreas que se habían detectado la gran mayoría se daba en personas con elevado consumo de bebidas colas. Según publicó el Daily Telegraph, estos sujetos con una ingesta regular de refrescos tienen hasta un 87 por ciento más de posibilidades de desarrollar tumor en su páncreas en comparación con quienes no tienen este hábito de consumo. Esta relación se percibió sólo en lo relativo a bebidas gaseosas y no de otro tipo, como pueden ser los zumos de frutas. Los autores de este trabajo consideran que el motivo de esto es el alto contenido de azúcar de estas bebidas, lo que, como ya se ha dicho, aumenta la cantidad de insulina que el páncreas produce y podría contribuir al crecimiento de células cancerosas. Finalmente, recordemos que el cáncer de páncreas es uno de los más mortales de todos, y que, según estadísticas globales, sólo el cinco por ciento de las personas que son diagnosticadas sobreviven más de cinco años. Vía Telecinco.es

Colegios

Trilce 88

Central 6198 - 100

Química Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Toda reacción de combustión es exotérmica.

Explicación

II. Todos los metales desplazan al hidrógeno de un ácido. 6. De las proposiciones:

2. Relaciona correctamente: I.

A. CO+O2→CO2

Redox

II. Desplazamiento B. Na+HCl→NaCl+H2

3. La siguiente reacción se produce en presencia de ácido clorhídrico con KMnO4 y ácido oxálico de acuerdo a: MnO41- (ac)+COOHCOOH(ac) →Mn2(ac)+CO2 (g) Indica la suma de coeficientes de la reacción en su forma molecular. b) 28 e)

c) 35 52

4. De acuerdo a la reacción de combustión del gas acetileno ( C2H2), indica la suma de coeficientes de los reactantes. a)

4

d) 7

b) 5 e)

c)

15

9

III. En una reacción de formación los reactivos son sustancias simples. ¿Cuáles son correctas? a)

Solo I

b) Solo II

d) I y II

E) I , II y III

La suma de coeficientes de los reactantes es igual a la suma de coeficientes de los productos.

a)

10

d) 1,25

b) 5 e)

a)

0,3

d) 0,03

b) 0,15 e)

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FFF

C) FFV

C) 0,07

0,01

9. Se tiene 0,6 mol de cobre metálico, entonces:

III. Hay 36 Nº protones

e)

2,5

8. ¿Cuántas moles de oxígeno gaseoso se liberan al descomponer 12,25 g de KClO3?

III. La masa antes de la reacción es igual a la masa después de la reacción.

d) FVV

c)

2,25

I.

B) VVF

Solo III

7. Se coloca 115 g de sodio metálico sobre agua, liberando gas hidrógeno y se forma hidróxido de sodio. ¿Cuántos gramos de gas se liberan?

II. En una reacción tipo redox el número de electrones ganados es igual al número de electrones perdidos.

A) VVV

c)

m.a. (K =39, Cl = 35,5, O = 16)

5. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.

Las reacciones de simple desplazamiento son del tipo redox.

II. Toda reacción de combustión es del tipo redox.

Rpta: ______________

a) 24 d) 45

I.

Hay 3,6x1023 átomos

II. Hay 3,6 gramos Indica, ¿cuáles son correctas? Dato: m.a. (Cu = 63,5) a)

I y II

d) Solo I

b) I y III e)

z (Cu = 29) c)

II y III

I, II y III

Quinto año de secundaria 89

5

u Unidad ii I

10. Determina la masa de 12,046x1023 moléculas de glucosa C6H12O6. m.a. (C = 12, O = 16, H = 1) a)

180 g

d) 45

b) 360 e)

c)

90

135

a)

11. Indique la composición centesimal del ácido sulfúrico. m.a. (S = 32, O = 16, H = 1) Elemento %

13. Un compuesto orgánico contiene 52,17% de C, 13,04% de H y 34,78% de oxígeno. Si la fórmula empírica coincide con la fórmula molecular, determina el número de átomos de la molécula.

Hidrógeno

Azufre

d) 9

a)

5,45

d) 22

b) 7,69 e)

3

d) 6

e)

c)

8

10

b) 4 e)

c)

5

7

15. Si un óxido contiene 40% de Oxígeno. ¿Cuál es su masa equivalente? m.a. (O = 16)

m.a. (C = 12, H = 1) a)

b) 7

14. Un hidrocarburo de fórmula CnH2n+2 contiene 82,76% de carbono. Hallar el valor de n.

Oxígeno

12. La fórmula de un hidrocarburo contiene el mismo número de átomos de carbono y de Hidrógeno. ¿Cuál es el % de hidrógeno en el compuesto?

6

c)

a)

50

14

d) 25

36,78

b) 18 e)

c)

20

30

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Señala los coeficientes de cada sustancia en la reacción balanceada: NH3 + O2 → NO + H2O Sustancia

NH3

O2

NO

H 2O

Coeficiente 2. Clasifica las siguientes reacciones: I.

Fe + O2 → Fe2O3 ________________

II. HCl → H2 + Cl2

________________

Rpta: ______________

que se reduce, y se llama________________ a la especie que se oxida.

II. PCl3 + Cl2 → PCl5

B. Redox C. Desplazamiento

Rpta: ______________ Colegios

Trilce 90

22

12

d) 15 A. Combustión

Cr3+(ac) + Cu2+(ac)

b) 24 e)

c)

25

29

6. En la combustión completa del gas butano C4H10, indica el coeficiente del oxígeno gaseoso. a)

4. Relaciona:

Cu (s) →

Si se produce en medio ácido.

d) 28

Se llama ________________ a la especie química

Na + O2 → Na2O

Cr2O72-(ac) +

a)

3. Completa:

I.

5. Balancea y señala la suma de coeficientes:

b) 13 e)

c)

14

16

7. Indique la composición centesimal del hidróxido de sodio. m.a. (Na = 23, O = 16, H = 1) Elemento

Sodio

Oxígeno Hidrógeno

% Central 6198 - 100

Química 8. Un mineral contiene 30% de Fe2O3. ¿Cuál es el % de hierro en el mineral? m.a (Fe = 56, O = 16) a)

28%

d) 21%

m.a. (C = 12 , H = 1, O = 16)

b) 56% e)

c)

14%

a)

35%

m.a. (H = 1, P = 31, O = 16) 1

d) 4

b) 2 e)

c)

3

c)

e)

c)

45

38

13. De acuerdo a la siguiente reacción: Fe(s)+ HCl(ac) → FeCl3 (ac) + H2(g)

m.a. (Fe = 56, H = 1, Cl = 35,5)

5

b) 6 e) 14

b) 30

¿Cuántos gramos de hidrógeno se liberan con 280 g de hierro?

10. Un compuesto de masa molar 78 g/mol contiene 92,3% de carbono y 7,7 % de hidrógeno. Indique el número de átomos de la molécula. a) 4 d) 12

10

d) 36

9. En el compuesto H3POx existe 31,6% de fósforo. Hallar x.

a)

12. ¿Cuántas moles de oxígeno se requiere para la combustión de 460 g de etanol C2H5OH?

8

11. Un compuesto orgánico de masa de 580 g se quema produciéndose 1320 g de dióxido de carbono y 540 g de agua. Indique el número de átomos de la molécula.

a)

12

d) 15

b) 13 e)

c)

14

16

14. ¿Cuál es la masa equivalente de un óxido que contiene 20% de un metal? a) 18 d) 8

b) 14 e) 6

c)

10

15. Determina la masa equivalente de hidróxido de aluminio.(Al(OH)3) m.a (Al = 27, O = 16, H = 1)

a)

9

d) 12

b) 10 e)

c)

11

13

a)

9

d) 32

b) 8 e)

c)

26

26

Actividades complementarias

Investiga un poco más: Coloca una muestra de azúcar en un tubo de ensayo, y calienta hasta su descomposición. Anota tus observaciones. •

¿Puedes determinar qué elementos contiene el azúcar?

Fórmulas y unidades químicas Estequiometría Relaciones molares y REACCIÓN QUÍMICA

en peso

Ecuación Química

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Balance de reacciones

Quinto año de secundaria 91

Unidad I

UNIDAD

III

Química inorgánica

La reacción de fusión es, por ejemplo, la que se produce en el Sol constantemente. La fusión nuclear es un proceso consistente en la unión de dos núcleos de átomos ligeros en uno más pesado. La energía liberada en este proceso es del orden de 4 veces mayor que la liberada en la fisión. La más sencilla de las reacciones de fusión, es aquella en la que núcleos de dos isótopos del hidrógeno (deuterio y tritio) se fusionan para dar lugar a un núcleo de helio y un neutrón. El problema que surge en la fusión es que para que este tipo de reacciones se produzca se necesita un enorme aporte energético que logre que los núcleos ligeros venzan la fuerza de repulsión que existe entre ellos (ambos están cargados positivamente), y puedan unirse. Este aporte energético se logra mediante el calor, aplicando temperaturas de millones de grados. El problema comentado anteriormente proviene de la dificultad de conseguir un reactor nuclear que aguante esa temperatura sin destruirse. El estado de

la materia a fusionar a esta temperatura se denomina plasma, y su estrucutura atómica es un completo desorden en este punto. Las dos formas que se están experimentando para poder confinar la materia a fusionar son el confinamiento magnético y confinamiento inercial. •

Confinamiento magnético: Se logra crear y mantener la reacción de fusión gracias a grandes cargas magnéticas.



Confinamiento inercial: El calentamiento se obtiene mediante láseres y el confinamiento del plasma con la inercia de la materia que se encuentra en el interior.

Actualmente se está investigando en este tipo de reactores en un consorcio denominado ITER. Preguntas: 1. ¿Qué es fusión nuclear? 2.

¿Cuáles son los usos de la energía nuclear?

Aprendizajes esperados

universo.iaa.es/php/158-horizonte-de-sucesos.htm

Comprensión de información

El Sol Colegios

Trilce 92



Establecer características de los tres estados de agregación de la materia.



Comparar los diferentes tipos de mezclas.



Determinar constantes para un sistema en equilibrio para gases, y en medio acuoso.



Usa conceptos de electricidad en reacciones tipo redox.

Indagación y experimentación •

Observar algunas propiedades de sólidos y líquidos.



Preparar mezclas y realiza el efecto Tyndall.



Realizar una celda electrolítica y una celda galvánica. Central 6198 - 100

estados de agRegación D

Punto Crítico

Presión

1

Química

unidad iii

C LÍQUIDO

En los ejes están representados los valores de presión y temperatura y las tres curvas AB, BD y BC, la frontera entre los diferentes estados. Si el punto de presión y temperatura en que está la sustancia cae en alguna de las áreas señaladas como sólido, líquido o gas, ese será su estado para esas condiciones. Veamos:

SÓLIDO

P

El dibujo representa el diagrama de fases de un sustancia.

Punto Triple B GAS A

T1

T2

Si consideramos que la presión a que está la sustancia es P, entonces para temperaturas menores que T1 será sólida, para temperaturas entre T1 y T2 será líquida y por encima de T2 gaseosa. Si este punto coincide con alguna se las curvas, coexistirán en equilibrio ambos estados, así si está sobre AB la sustancias será parcialmente sólida y parcialmente gaseosa, si es sobre BD será parcialmente líquida y parcialmente sólida y sobre BC lo mismo entre los estados líquido y gaseoso.

Temperatura En el diagrama están señalados además dos puntos particularmente importantes:

Actualmente se conocen cinco estados de la materia: Sólido, líquido, gaseoso, plasmático y el condensado Bosen - Einstein. Se llama estado de agregación a la disposición atómica o molecular de una porción de materia, y que se encuentra definida por las fuerzas intermoleculares. Existe tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso. El diagrama que representa el tránsito entre estos estados, se conoce como diagrama de fases.

Punto triple En este punto la sustancia coexiste en equilibrio los tres estados, está parcialmente sólida, parcialmente líquida y parcialmente gaseosa. Obsérvese que para valores de presión o temperatura más bajas que el punto triple la sustancia en cuestión no puede existir en estado líquido y solo puede pasar desde sólido a gaseoso en un proceso conocido como sublimación.

Punto crítico El punto C indica el valor máximo de temperatura en el que pueden coexistir en equilibrio dos fases, y se denomina Punto Crítico. Representa la temperatura máxima a la cual se puede licuar el gas simplemente aumentando la presión. Gases a temperaturas por encima de la temperatura del punto crítico no pueden ser licuados por mucho que se aumente la presión. En otras palabras, por encima del punto crítico, la sustancia solo puede existir como gas.

Punto de ebullición El punto de ebullición de una sustancia, es aquel valor de temperatura para el cual coexisten en equilibrio, los estados líquido y gaseoso a determinada presión. Los diferentes puntos de ebullición para las diferentes presiones corresponderían a la curva BC.

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Quinto año de secundaria 93

1

u Unidad iii I

Punto de fusión El punto de fusión de una sustancia, es aquel valor de temperatura para el cual coexisten en equilibrio, los estados líquido y sólido a determinada presión. Los diferentes puntos de fusión para las diferentes presiones corresponderían a la curva BD.

Estado sólido Presenta las siguientes características: I.

Presenta forma y volumen definido.

II. Son incompresibles. III. Sus moléculas experimentan movimientos de vibración. IV. Experimentan fuerzas externas como la presión. CÚBICO a=b=c

P

I

P

I

F

a = b = g = 90º TETRAGONAL a=b≠c a = b = g = 90º ORTORÓMBICO a≠b≠c

P

I

C

F

a = b = g = 90º HEXAGONAL a=b≠c

TRIGONAL a=b=c

P

P

a = b = c ≠ 90º

a = g = 90º b = 120 MONOCLÍNICO a≠b≠c

P

a = g = 90º

I = Centrada en interior F = Centrada en todas las caras

TRICLÍNICO a ≠ b ≠ g ≠ 90º Colegios

Trilce 94

Tipos de Celdas: P = Primitiva

b = 120º

a≠b c

C

P

C = Centrada en dos caras 14 redes de Bravais

Central 6198 - 100

Química Sólido Amorfo Es aquel que presenta átomos en cualquier posición. No hay estructura cristalina. Se puede reconocer por la fractura angulosa. El vidrio, los plásticos se incluyen dentro de los sólidos por tener propiedades físicas muy parecidas a la de los sólidos, pero difieren en su constitución interna. En estas sustancias las partículas adoptan una distribución más o menos al azar, están desordenadas, no poseen forma geométrica definida lo que origina propiedades especiales, por ejemplo al romperse muestran una fractura curva en la superficie, cuando se calientan muestran un reblandecimiento gradual y continuo y pasan lentamente a un estado líquido, al no poseer un punto de fusión claramente definido. Se les llama algunas veces líquidos sobre enfriados, ya que en realidad son líquidos altamente rígidos y extremadamente viscosos, aunque posean propiedades físicas semejantes a la de los sólidos. El azufre presenta estructuras cristalinas y estructuras amorfas de acuerdo a la temperatura. Por el tipo de enlace Sólidos iónicos: en este tipo de compuestos la red cristalina se forma por iones que se mantienen unidos por marcadas fuerzas electrostáticas. Estos iones tienen que ser positivos o negativos. La agrupación no se limita a dos iones de signo opuesto, sino que en torno al ión negativo se crea un campo eléctrico que permite que los iones positivos se sitúen rodeando al anión; lo mismo ocurre alrededor del catión, pero en sentido inverso. El enlace iónico determina muchas de las propiedades de los sólidos iónicos. Presentan puntos de fusión y de ebullición altos, son duros y frágiles, en su estado de fusión son buenos conductores de la electricidad, si contienen cationes y aniones muy cargados son insolubles en agua. La forma de empaque de los iones depende de los tamaños relativos de las partículas positivas y negativas. Si ambos iones son de aproximadamente el mismo tamaño, el empaque es de tipo cúbico centrado en el cuerpo, por ejemplo, CsCl. Si la relación de radios de los iones positivos a los iones negativos es inferior a la del CsCl, el empaque es cúbico centrado en las caras, como en el caso del NaCl. Sólidos covalentes: estos a su vez se dividen en atómicos y moleculares. Atómicos: se unen entre sí a través de enlaces normalmente covalentes. El enlace covalente es muy fuerte, poseen estructuras muy compactas, sus puntos de fusión y de ebullición son muy altos, son malos conductores, frágiles, duros e insolubles en todos los disolventes (diamante, grafito, cuarzo, etc.). Existe una red definida de átomos unidos entre sí mediante enlaces covalentes y es prácticamente imposible señalar una molécula individual de la estructura. En la estructura del diamante, cada átomo de carbono está covalentemente enlazado a otros cuatro átomos distribuidos tetraédricamente. En cada uno de los enlaces C-C, los electrones se encuentran apareados y rígidamente localizados entre los dos átomos. La dureza del diamante se debe a que cada enlace C-C es una parte integral de una red gigantesca y para lograr una hendidura, esto es, la ruptura de unos cuantos enlaces, es casi necesario romper la totalidad de la pieza. Moleculares: las fuerzas más pequeñas entre las partículas se encuentran en este tipo de sólidos. Están compuestas de moléculas que son relativamente inertes entre sí. El acomodo de las moléculas en este tipo de cristales está determinado por sus formas, carácter dipolar y polarizabilidad. Como estas fuerzas son pequeñas, estas sustancias exhiben puntos de fusión y de ebullición bajos, son suaves, frágiles, su conductividad es muy pequeña, debido a que las moléculas mismas están enlazadas por covalencia y la movilidad de electrones entre moléculas es extremadamente pequeña (alcanfor, naftaleno, yodo, etc.). La más importante de estas fuerzas es la atracción dipolo-dipolo, que es la que existe en los compuestos covalentes constituidos por moléculas polares. Las moléculas de una gota de agua se atraen entre sí de tal manera que los extremos del oxígeno, más densos en electrones, se orientan hacia los extremos de hidrógeno de otras moléculas, esto es el átomo de hidrógeno de una molécula es atraído hacia el átomo de oxígeno de otra (puente de hidrógeno). El empaque de las moléculas de un sólido es menos www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 95

1

u Unidad iii I

compacto que en el estado líquido; por lo tanto, en el estado sólido existen más espacios vacíos entre las moléculas. Por esta razón, el volumen del hielo es mayor que el volumen del mismo peso de agua líquida. La naturaleza de las propiedades de una sustancia depende de la naturaleza de las partículas unitarias de que está compuesta. A su vez, la naturaleza de las partículas, en sus aspectos tales como la geometría de las moléculas, etc. Depende las estructuras electrónicas de los átomos componentes. Sólidos metálicos: sus átomos tienen electrones de valencia fácilmente desligables (potencial de ionización bajo) y esto hace que todos los átomos metálicos formen iones positivos. En un trozo de metal, los meollos atómicos se mantienen unidos en un mar de electrones móviles. Por lo tanto, las partículas de un sólido metálico son iones positivos atraídos por los electrones situados entre ellos. Un átomo metálico puede considerarse como un núcleo cuya carga positiva está bien apantallado por los electrones internos, y cuyos escasos electrones de los niveles de valencia, forman una nube móvil que rodea al conjunto.

Los sólidos presentan propiedades específicas: •

Elasticidad: un sólido recupera su forma original cuando es deformado. Un resorte es un objeto en que podemos observar esta propiedad.



Fragilidad: un sólido puede romperse en muchos pedazos (quebradizo).



Dureza: un sólido es duro cuando no puede ser rayado por otro más blando. El diamante es un sólido con dureza elevada.



Forma definida: tienen forma definida, son relativamente rígidos y no fluyen como lo hacen los gases y los líquidos, excepto a bajas presiones extremas.



Volumen definido: debido a que tienen una forma definida, su volumen también es constante.



Alta densidad: los sólidos tienen densidades relativamente altas debido a la cercanía de sus moléculas por eso se dice que son más “pesados”.



Flotación: algunos sólidos cumplen con esta propiedad, solo si su densidad es menor a la del líquido en el cual se coloca.



Inercia: es la dificultad o resistencia que opone un sistema físico o un sistema social a posibles cambios, en el caso de los sólidos pone resistencia a cambiar su estado de reposo.



Tenacidad: es la resistencia que opone un material a que se propaguen fisuras o grietas.



Maleabilidad: es la propiedad de la materia, que presentan los cuerpos a ser labrados por deformación. La maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que este se rompa, teniendo en común que no existe ningún método para cuantificarlas.



Ductilidad: la ductilidad se refiere a la propiedad de los sólidos de poder obtener hilos de ellos. El sólido más ligero conocido es un material artificial, el aerogel, que tiene una densidad de 1,9 mg/cm³, mientras que el más denso es un metal, el osmio (Os), que tiene una densidad de 22,6 g/cm³. Las moléculas de un sólido tienen una gran cohesión y adoptan formas bien definidas.

Estado Líquido Presenta las siguientes características: •

No tienen forma definida.



Tiene volumen definido.



Son fluidos.



Se expanden en forma limitada.



Se desplazan por diferencia de presiones.

Colegios

Trilce 96

Central 6198 - 100

Química Propiedades de los líquidos Tensión superficial (g): es la fuerza de atracción molecular entre las moléculas de la superficie de un líquido. Mide el esfuerzo que se requiere para vencer la superficie.

g=

Fuerza Longitud

Unidad :

N/m

Dina/cm

Tensión superficial de algunos líquidos (a 20 ºC) Nombre del líquido Acetona Benceno Tetracloruro de carbono Acetato de etilo Alcohol etílico •

g en dinas/cm 23,7 28,85 26,95 23,9 22,75

Nombre del líquido Éter etílico n-Hexano Metanol Tolueno Agua

g en dinas/cm 17,01 18,43 22,61 28,5 72,75

Viscosidad (h): es la resistencia que ofrece un líquido para fluir. Depende de la temperatura, de la simetría de las moléculas y de las fuerzas intermoleculares. El viscosímetro de Oswalt determina la viscosidad de un fluido.

Nivel superior

Bulbo superior

100 ml

Nivel Inferior

100 ml Bulbo inferior



Presión de vapor (Pv): es la acción de la fuerza de las moléculas de vapor que escapan del líquido. Los líquidos que se evaporan rápidamente presentan elevadas presiones de vapor, y resultan ser volátiles.



Capilaridad y adherencia: en un líquido se presenta dos tipos de fuerzas: I.

Fuerzas de adhesión, se produce entre las moléculas del líquido y las moléculas del recipiente.

II. Fuerzas de cohesión, se produce entre las moléculas del mismo líquido. La comparación de dichas fuerzas se realiza mediante un tubo capilar. Cóncavo

Convexo Hg

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H 2O

Quinto año de secundaria 97

1

Unidad iii u I

El mercurio no moja al vidrio, sus fuerzas de cohesión son más intensas que las fuerzas de adhesión. El agua si moja al vidrio, sus fuerzas de adhesión son más intensas.

Estado gaseoso Características: •

No tienen forma ni volumen definido, se adaptan al recipiente.



Son fluidos.



Se expanden en forma ilimitada.



Sus moléculas se mueven al azar en todas las direcciones, en forma desordenada.



Son compresibles.

Un gas real tiene comportamiento ideal a bajas presiones y altas temperaturas.

Procesos reversibles para gases ideales. Isotérmico

Isobárico P 1 V1 = K

P

P2V2 = K

P1

P1 P2

=

P 1 V1 = P 2 V2

546 mL

V1 V2

273 mL

P2 V1

V

V2

-273 Isocórico

f1

f0

1,0

0,5

00

y1 y 2

y0

0 40

1.37atm 1 atm 2373,15 k

Presión p(atm)

1,5

273,15 k

Adiabático

-273

1ºC

80 120 180 200 240 280 320 360 400

Temperatura T(K)

Ecuación general de los gases ideales: P.V = K T

Ecuación universal de los gases ideal: P.V = R. T .n R = 0,082 atm.L/mol.K= 62,4 mmHg.L/mol.K (constante universal de los gases ideales) n = Nro. de moles = masa/masa molar = m

M

Colegios

Trilce 98

Central 6198 - 100

Química

/sol. jpg2 g/im ages / spac ial.o r ww.e ://w

La energía solar se crea en el interior del

http

El Sol es el elemento más importante en nuestro sistema solar. Es el objeto más grande y contiene aproximadamente el 98% de la masa total del sistema solar. Se requerirían ciento nueve Tierras para completar el disco solar, y su interior podría contener más de 1,3 millones de Tierras. La capa exterior visible del Sol se llama la fotósfera y tiene una temperatura de 6 000 °C (11 000 °F). Esta capa tiene una apariencia manchada debido a las turbulentas erupciones de energía en la superficie.

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Leemos:

Sol. Es aquí donde la temperatura (15 000 000 °C; 27 000 000 °F) y la presión (340 millardos de veces la presión del aire en la Tierra al nivel del mar) son tan intensas que se llevan a cabo las reacciones nucleares. Éstas reacciones causan núcleos de cuatro protones ó hidrógeno para fundirse juntos y formar una partícula alfa ó núcleo de helio. La partícula alfa tiene cerca de 7 por ciento menos masa que los cuatro protones. La diferencia en la masa es expulsada como energía y es llevada a la superficie del Sol, a través de un proceso conocido como convección, donde se liberan luz y calor. La energía generada en el centro del Sol tarda un millón de años para alcanzar la superficie solar. Cada segundo se convierten 700 millones de toneladas de hidrógeno en cenizas de helio. En el proceso se liberan 5 millones de toneladas de energía pura; por lo cual, el Sol cada vez se vuelve más ligero. Diagrama del Sol La cromósfera está sobre la fotósfera. La energía solar pasa a través de ésta región en su trayectoria de salida del Sol. Las Fáculas y destellos se levantan a la cromósfera. Las Fáculas son nubes de hidrógeno brillantes y luminosas las cuales se forman sobre las regiones donde se forman las manchas solares. Los destellos son filamentos brillantes de gas caliente y emergen de las regiones de manchas solares. Las manchas solares son depresiones oscuras en la fotósfera con una temperatura promedio de 4 000 °C (7 000 °F). La corona es la parte exterior de la atmósfera del Sol. Es en ésta región donde aparecen las erupciones solares. Las erupciones solares son inmensas nubes de gas resplandeciente que se forman en la parte superior de la cromósfera. Las regiones externas de la corona se estiran hacia el espacio y consisten en partículas que viajan lentamente alejándose del Sol. La corona se puede ver sólo durante los eclipses totales de Sol. (Vea la Imagen del Eclipse Solar). El Sol aparentemente ha estado activo por 4 600 millones de años y tiene suficiente combustible para permanecer activo por otros cinco mil millones de años más. Al fin de su vida, el Sol comenzará a fundir helio con sus elementos más pesados y comenzará a hincharse, por último será tan grande que absorberá a la Tierra. Después de mil millones de años como gigante rojo, de pronto se colapsará en una enana blanca será el final de una estrella como la conocemos. Puede tomarle un trillón de años para enfriarse completamente.

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Quinto año año de de secundaria secundaria Quinto 99

1

Unidad iii I u

El Sol en Números: Masa (kg)

1,989e+30

Masa (Tierra = 1)

332,830

Radio ecuatorial (km)

695,000

Radio ecuatorial (Tierra = 1)

108.97

Densidad media (g/cm )

1.410

Período Rotacional (días)

25-36*

Velocidad de escape (km/s)

618.02

3

Luminosidad (ergios/s)

3.827e33

Magnitud (Vo)

-26.8

Temperatura media en la superficie

6,000°C

Edad (miles de millones de años)

4,5

Componentes químicos principales: Hidrógeno Helio Oxígeno Carbono Nitrógeno Neón Hierro Silicio Magnesio Azufre Otros *

92,1% 7,8% 0,061% 0,030% 0,0084% 0,0076% 0,0037% 0,0031% 0,0024% 0,0015% 0,0015%

El periodo de rotación del Sol en la superficie varía desde aproximadamente 25 días en el ecuador hasta 36 días en los polos. Un poco más abajo, bajo la zona de convección, todo parece rotar con un periodo de 27 días.

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición En un diagrama de fases es posible encontrar tres fases para una misma sustancia.

Explicación

II. Los cambios de fases solo se puede realizar a presión constante. 2. Completa : El proceso de _____________ permite el paso de sólido a líquido, que _____________ energía.

Colegios

Trilce 100

Central 6198 - 100

Química III. La inercia aumenta con la masa del sólido.

3. Relaciona: I.

NaCl

II. Ag

A. Sólido covalente B. Sólido iónico C. Sólido metálico

4. Indica el nombre de los siguientes procesos: Sólido a líquido

_____________

II. Líquido a gas

_____________

III. Sólido a gas

_____________

5. ¿Cuántos átomos posee la celda unitaria en un sistema de cristalización cúbico de cuerpo centrado? a)

2

d) 6

b) 1 e)

c)

4

8

6. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.

Existe siete sistemas de cristalización.

II. La base de cristalización se denomina celda unitaria. III. Todos los metales de transición se cristalizan en el sistema hexagonal. a)

VVV

b) VVF

VVV

d) FFV

b) VVF e)

c)

VFF

FFF

9. De las proposiciones:

Rpta: ______________

I.

a)

c)

VFV

I.

La tensión superficial se incrementa con la temperatura.

II. La viscosidad depende de las fuerzas intermoleculares. III. La adherencia compara la densidad con la temperatura ¿Cuáles son correctas? a)

Sólo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

I y III

10. ¿Qué propiedad de los líquidos explica la forma esférica de las gotas? a)

Viscosidad

b) Tensión superficial

c)

Adherencia

d) Capilaridad

e)

Presión de vapor

11. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

Los líquidos se evaporan a cualquier temperatura.

FVF

II. Los líquidos volátiles tienen baja tensión superficial.

7. De las proposiciones:

III. El punto de ebullición se incrementa con la temperatura.

d) VFF

I.

e)

En la formación de cristales, los átomos se mueven al azar.

II. Todos los átomos de un cristal forman una estructura ordenada. III. La dureza del diamante se debe a la fuerza de enlace entre los átomos de carbono. ¿Cuáles son correctas? a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

II y III

8. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.

La resistencia a romperse se denomina dureza.

II. La tenacidad mide la resistencia a fluir. www.trilce.edu.pe

a)

VVV

d) VFV

b) VVF e)

c)

VFF

FFF

12. Un gas ideal ocupa 5 L a 27 ºC y 1,2 atm ¿Qué presión ejerce el mismo gas en un tanque de 10 L a 227 ºC? a)

1,0 atm b) 1,2

d) 1,8

e)

c)

1,5

2,0

13. Durante un proceso isotérmico para un gas ideal cuando la presión se triplica el volumen se reduce en 20 L. Hallar el volumen inicial. a)

20 L

d) 35 L

b) 25 L e)

c)

30 L

40 L Quinto año de secundaria 101

1

Unidad iii u I

14. Hallar la densidad del gas metano CH4 a 1,23 atm y 227 ºC. Dato: (C =12; H = 1) a)

0,16

d) 0,64

b) 0,32 e)

c)

0,48

0,56

15. En un tanque de 600 mL se tiene 1,2x1022 moléculas de gas ideal a 87 ºC. ¿Qué presión se ejerce en mmHg? a)

624

d) 765,6

b) 742,4 e)

c)

748,8

756,3

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explique las siguientes proposiciones: I.

Proposición En el punto crítico es posible encontrar a las tres fases de una misma sustancia.

Explicación

II. Todas las sustancias poseen punto triple. 2. Completar En un _____________ de fases se puede presentar los tres estados para una misma _____________. 3. Relaciona: I.

Aluminio

A. Sólido covalente

II. Hielo seco

B. Sólido iónico C. Sólido molecular

Rpta: ________________

Vidrio

II. Cartón

III. Cobre

Rpta: ________________ 5. ¿Qué propiedad explica como el mercurio en el termómetro no moja el espacio interno? a)

Tensión superficial

b) Capilaridad

c)

Viscosidad

d) Fluidez

e)

Presión de vapor

6. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

Colegios

Trilce 102

Los líquidos volátiles presentan elevados valores de presión de vapor.

se

incrementa

con

la

III. La tensión superficial solo se presenta en la superficie de un líquido. a)

4. Clasifica los siguientes sólidos por la estructura interna: I.

II. La viscosidad temperatura.

VVV

d) VFF

b) VVF e)

c)

VFV

FVF

7. De las proposiciones: I.

La ebullición solo se presenta al nivel del mar.

II. El punto de ebullición depende de las fuerzas intermoleculares. III. Los líquidos volátiles presentan bajos puntos de ebullición. ¿Cuáles son correctas? a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

II y III

8. De los mencionados, ¿cuál presenta mayor punto de ebullición? a)

H2O

d) Br2

b) CH3OH e)

c)

H2S

Hg Central 6198 - 100

Química 9. Se coloca un tubo capilar sobre un líquido A, asciende observándose en la superficie la forma… a)

cóncavo b) convexo

d) esférica e)

c)

a)

plano

1,5 atm b) 2,0

d) 3,0

cúbica

e)

c)

2,5

3,5

13. En un tanque de 600 mL se coloca 1,2x1021 moléculas de un gas ideal a 227 ºC. ¿Qué presión ejerce?

10. De los mencionados: I.

12. En un tanque de 5 L se coloca un gas ideal a 4atm y 227 ºC. Si se traslada a un tanque de 6 L a 27 ºC. ¿Cuál es la nueva presión?

Se expanden en forma ilimitada.

II. Son ligeramente compresibles.

a)

0,0136 atm

b) 0,136

III. Son fluidos.

c)

0,252

d) 0,468

¿Cuáles son características de los líquidos?

e)

0,892

a)

I y II

d) Solo I

b) I y III e)

c)

14. Durante un proceso isocórico, cuando la presión aumenta en 35% la temperatura aumenta en 300 K. Hallar la temperatura inicial en ºC.

II y III

I, II y III

a)

11. Señale a un líquido volátil: I. a)

CH3OH II. H2O Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

d) 38

III. Hg c)

857

b) 584

c) 311

e) 82,2

15. ¿A cuántos ºC se tiene que la densidad del gas metano CH4 es 2,4 g/L cuando la presión es 1,6 atm?

Solo III

I y III

a)

130

d) 142

b) 260 e)

c)

65

58

Actividades complementarias

Investiga un poco más: En un vaso coloca agua líquida, déjala reposar. Coge un pedazo de papel y coloca un alfiler, intenta con mucho cuidado reposar la hoja con el alfiler. El papel se mojará y se hundirá , mientras que la aguja flotará. Explica el efecto.

Líquido

Sólido

Gaseoso

MATERIA

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Quinto año de secundaria 103

2

Unidad iii I u

mezcla de gases masamezcla = mA + mB + mC ... molesmezcla = molesA + molesB + molesC ... Una mezlca de dos gases

A B C . . .

Principales propiedades de una mezcla de gases: Fracción molar.- (f.m.) o (F) Es la comparación de moles de un componente con el número de moles totales. fm A = molesA moles totales











En una mezcla de gases:









∑f.m.=1

Presión parcial. (Pi) Es la presión propia que ejerce cada gas dentro de la mezcla, y que se encuentra a las mismas condiciones de volumen y temperatura que la mezcla. Presión parcial = f.m.A. Presión total Ley de Dalton: "a las mismas condiciones de volumen y temperatura la presión de una mezcla es la suma de presiones parciales". ∑Presión parcial = Presión total Volumen parcial (Vi): es el volumen que ocupa cada gas en forma aislada a las mismas condiciones de presión y temperatura que la mezcla. Volumen parcialA = fracción molarA x Volumen total Ley de Amagat: ”a las mismas condiciones de presión y temperatura, el volumen total de una mezcla es la suma de volúmenes parciales. ∑Volumen parcial = volumen total En toda mezcla de gases se cumple: %moles= % presión = % volumen = f.m.x100 Peso molecular promedio o aparente de una mezcla: Masa molar promedio = ∑ f.m. M Colegios

Trilce 104

Central 6198 - 100

Química Gases Húmedos: son gases que se recogen sobre un líquido, que generalmente es el agua. La mezcla se produce entre un gas seco y el vapor del líquido. Presión de gas húmedo = Presión del gas seco + Presión de vapor

Humedad relativa =

Pr esión de vapor real x 100 Pr esión de vapor teórica

Leemos: Gases emanados de la Luna destapan terrenos internos (NC&T) El estudio, realizado por los geólogos Peter Schultz y Carlé Pieters de la Universidad Brown, y Mathew Staid del Instituto de Ciencias Planetarias (PSI por sus siglas en inglés), emplea tres evidencias distintas para demostrar que ha habido escapes de gases volcánicos en la superficie lunar hace entre 1 y 10 millones de años. Los investigadores se centraron en un área llamada Estructura Ina, que fue reconocida por vez primera en imágenes de las misiones Apolo.

Imagen en colores falsos que indica la edad y composición de las estructuras lunares En azul, zonas jóvenes, en verde, más antiguas. (Foto: NASA)

http://www.solociencia.com/biologia/06122203.htm

Si está saturado de humedad, la humedad relativa es 100% y alcanzado el punto de rocío, es decir, empieza a condensar, de vapor a líquido.

Llamó la atención de Schultz lo inusualmente escarpado de las formas. Esta zona no debería durar mucho. Deberá quedar destruida en unos 50 millones de años. En la Tierra, el viento y el agua desgastan con celeridad las superficies recién expuestas. En la Luna, sin atmósfera, el bombardeo constante de micrometeoritos tiene resultados similares. Comparando en detalle los rasgos superficiales de Ina con otras zonas de la Luna de edades conocidas, el equipo fue capaz de determinar la edad de Ina en cerca de dos millones de años. La escasez de cráteres de impacto en la superficie de Ina aportó una segunda evidencia de lo relativamente joven que es dicha estructura. Los investigadores sólo identificaron de manera clara dos cráteres de impacto mayores de 30 metros en los 8 kilómetros cuadrados de Ina. Esta frecuencia es casi la misma que la del cráter South Ray, cerca del sitio de alunizaje del Apolo 16. El material superficial expulsado desde el South Ray ha sido ampliamente utilizado como muestra de referencia para fechar otras estructuras en la superficie lunar, y muchos de los expertos en geología lunar que estudian esas rocas coinciden en atribuirles una edad de 2 millones de años, basándose en los efectos de la exposición a los rayos cósmicos. La tercera evidencia que apoya a la hipótesis de los autores proviene de la comparación de las firmas espectrales de los depósitos en Ina con aquellas de otros cráteres recientes. Conforme los depósitos se erosionan, las longitudes de onda de la luz que reflejan, cambian de maneras predecibles. La reflectancia promedio, o albedo, disminuye en brillo, y la proporción de ciertas longitudes de onda con respecto a otras, cambia. Basándose en estas proporciones de color, hay que concluir que los depósitos en Ina son excepcionalmente jóvenes. La apariencia de la superficie de Ina no indica una liberación explosiva de magma, que podría resultar en rayos visibles de material eyectado rodeando un cráter central. Más bien, sugiere la liberación rápida de gases, que podrían haber barrido los depósitos superficiales, dejando expuestos materiales menos erosionados. Esta interpretación es particularmente atractiva porque Ina está localizada en la intersección de dos valles lineales, como muchas zonas geológicamente activas en la Tierra.

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Quinto año de secundaria 105

2

u Unidad iii I

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. Las propiedades de un componente gaseoso es igual a la mezcla. II. El volumen de una mezcla es la suma de los volúmenes de sus componentes. 2. Relaciona correctamente: I.

Volumen parcial

II. Presión parcial

A.

Ley de Dalton

B.

Ley de Amagat

C.

Ley de Boyle

Rpta: ______________

Explicación

7. ¿Cuántos gramos de CO se deben mezclar con 116 g de butano C4H10 para que su presión parcial sea el doble? a)

28

d) 160

3. Completa: En una mezcla de ____________ la presión ____________ es la suma de las presiones ____________

Rpta: ______________ 5. Se mezcla masas iguales de nitrógeno gaseoso con gas carbónico. Halla la fracción molar del gas más ligero. m.a. (C = 12, O = 16, N = 14) a)

4/5

d) 11/18

b) 5/7 e)

c)

8/9

a)

d) 0,98

b) 0,56 e)

a)

11,1

b) 22,2 e)

106

33,3

44,4

c) 1,5x1022

e) 6x1022

10. Se mezcla CH4 con 10 g de hidrógeno gaseoso. Si la masa molar de la mezcla es 14 g/mol. Halla la masa de gas metano.

c)

0,84

40g

d) 60

b) 45 e)

c)

58

80

11. La masa molar de una mezcla de etano C2H6 con propano C3H8 es 40 g/mol. Hallar la composición volumétrica del etano.

0,98 50,3%

b) 28,57%

d) 80,53% e) Trilce

c)

b) 6x1023

3x1023

d) 1,5x1023

a)

Colegios

140

15/19

6. Se mezcla 48 g de gas metano CH4 con 14 g de gas hidrógeno. Si la presión total es 1,2 atm. Hallar la presión parcial del H2. 0,45

112

9. ¿Cuántas moléculas se deben mezclar con 3,2 g de oxígeno gaseoso para formar una mezcla donde los volúmenes parciales son iguales?

a)

a)

e)

c)

8. En tanque de 100 L se mezcla 200 g de CH4 y algo de CO. Si la densidad de la mezcla es 3 g/L. Hallar el volumen parcial del CH4.

d) 35,6 4. En un tanque de 2 L se coloca 96 g de oxígeno gaseoso y 32 g de metano CH4 a 227 ºC. Determina la presión total de la mezcla.

b) 56

c)

71,43%

92,55% Central 6198 - 100

Química 12. La presión parcial del CO es el doble de la presión parcial del N2. Halla la composición centesimal de la mezcla. a)

66,7% de CO

b) 33,3% de N2

c)

53,3% de CO

d) 50% de N2

e)

60% de CO

Dato: Pº vapor a 25ºC =24,8mmHg

d) 0,06

Dato: Pº vapor a 20 ºC = 19,8 mmHg 0,178 L b) 0,256

d) 0,375

e)

c)

0,153

0,456

15. Se recogen 300 mL de oxígeno gaseoso sobre agua a 27 ºC y 648 mmHg. Si la masa de gas seco es 0,32 g. Hallar la humedad relativa.

m.a (H=1) 0,01 g

Si la humedad relativa es 80%. Hallar el volumen que ocupa el gas seco a condiciones normales.

a)

13. Se recogen 298 mL de hidrógeno gaseoso sobre agua a 25 ºC y 644 mmHg: si la humedad relativa es 75%. Hallar la masa de gas seco

a)

14. Se recogen 200 mL de nitrógeno gaseoso sobre agua a 20 ºC y 648 mmHg.

b) 0,02 e)

c)

0,04

0,08

Dato: Pº vapor a 27 ºC = 26,7 mmHg a)

89,8%

b) 90,2%

d) 95,95% e)

c)

95,7%

78,85%

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones:

I. II.

Proposición La presión parcial es igual al volumen parcial.

Explicación

La composición molar es la misma composición centesimal.

2. Completa: El volumen de una ____________ es igual a la suma de volúmenes ____________. 3. Relaciona: I.

Punto de rocío

A. HR =100%

II. Punto de saturación

B. HR < 100%

C. HR ≥100% Rpta: ______________ www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 107

2

Unidad iii I u

4. Se mezcla 4 g de H2 con 64 g de O2. Halla la composición molar de la mezcla.

9. Se mezclan masas iguales de CO y CH4. Halla la composición molar de la mezcla.

m.a (H=1, O =16) a) a) c)

50% de H2 30% de H2

e)

98% de H2

b) 75% de O2 d) 80% de O2

10,3 atm b) 12,7

d) 13,7

e)

c)

33,5

20,8

m.a. (C=12, H=1, O=16) 18

d) 32

b) 20 e)

c) e)

30,75% de CO

c)

28,56% de CH4

10. En un tanque de 6 L se coloca 5 mol de A y 7 mol de B. ¿Cuál es el volumen parcial de A? a)

5. Se mezcla masas iguales de CH3OH con O2. ¿Cuál es la masa molar promedio de la mezcla?

a)

b) 25,25% de CH4 d) 63,54% de CO

5. En un tanque de 5 L a 227 ºC la mezcla de 56 g de N2 con 48 g de CH4. ¿Qué presión ejerce? a)

36,36% de CO

2,5 L

d) 4,0

a)

6. La presión parcial del NH3 es igual a la presión parcial de N2O. Si la masa del amoniaco es 51 g, ¿cuántas moléculas existen de N2O? c)

0,6 g/L

a)

7. ¿Cuántos gramos de PH3 se debe mezclar con 2 mol de SO2 para obtener una mezcla de densidad de 4 g/ L en un tanque de 50 L?

d) 65

b) 25 e)

c)

58

72

8. La mezcla de NH 3 y CO tiene una masa de 20 g/mol. Si la presión total es 1,5 atm. Hallar la presión parcial del amoniaco. a)

2,08 atm b) 1,06

d) 1,15

Colegios

Trilce 108

e)

c)

b) 0,9 e)

c)

1,8

2,5

12. Si la composición centesimal de CO y CO2 es 56% y 44% respectivamente. Halla la composición molar de CO en la mezcla. 50%

d) 15,6

19

4,5

2,4x1025

d) 2,8x1024 e) 3,2x1025

a)

3,5

28

45

1,2x1023 b) 1,8x1024

e)

c)

11. Determina la densidad de una mezcla de O2 con CO2 de composición molar de 30% y 70% a condiciones normales.

d) 2,0

a)

b) 3,0

b) 66,7 e)

c)

33,3

18,7

13. Se recoge hidrógeno gaseoso sobre agua a 22 ºC y 644 mmHg con una humedad relativa del 75%. Halla la presión del gas seco. Dato: Pº vapor a 22 ºC = 21,86 mmHg a)

620,3 mmHg

b) 627,6

c)

650,3

d) 606,8

e)

631,5

1,09

2,16

Central 6198 - 100

Química 14. Se recogen 298 mL de Metano CH4 a 25 ºC y 648 mmHg con una humedad relativa del 68%. Halla la masa del gas seco.

15. Se recogen 150 mL de CO a 20 ºC y 624 mmHg sobre agua. Si la masa del gas seco es 0,28 g. Hallar la humedad relativa. Dato: Pº vapor a 20 ºC = 19,78 mmHg

Dato: Pº vapor a 25 ºC= 24,8 mmHg m.a. (C= 12, H = 1)

a) a)

0,12 g

d) 0,25

b) 0,14 e)

c)

70,5%

d) 78,8%

0,16

b) 73,6% e)

c)

75,8%

80,0%

0,32

Actividades complementarias

Investiga un poco más: •

Analiza una muestra de aire y de gas natural.



Señala la composición centesimal y molar de ambas mezclas de gases.

Fracción molar

MEZCLA

Mezcla

Mezcla

DE

molar

molar

GASES

Volumen parcial

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Quinto año de secundaria 109

3

Unidad iii u I

dispeRsiones Conoce las diferentes mezclas homogéneas y heterogéneas mediante las fases. Una dispersión es una mezcla que contiene principalmente dos fases: •

Fase dispersa: es aquella que se dispersa utilizando a otra como medio.



Fase dispersante: es aquella que sirve de medio para la dispersión de la fase dispersa.

Tipos de dispersión: •

Suspensión: cuando la fase dispersa se separa de la fase dispersante por acción de la gravedad. Ejemplo: arena con agua.



Coloide: cuando la fase dispersa se suspende en la fase dispersante. Las partículas de la fase dispersa experimentan movimiento browniano y efecto Tyndall. Ejemplo: gelatina

Tipos de coloides Partícula Coloidal Sólido

Líquido

Gas

Medio de Suspensión Sólido

Nombre del coloide Sol sólido

Ejemplos Carbón en hierro fundido

Líquido

Sol

Dispersión de oro en agua

Gas

Aerosol sólido o humo Cristales de hielo en una nube fría

Sólido

Gel

Aceite de ballena

Líquido

Emulsión

Mayonesa, crema de manos

Gas

Aerosol líquido

Nubes de lluvia

Sólido

Espuma sólida

Piedra pómez

Líquido

Espuma

Crema batida

Gas

No existe

son perfectamente miscibles

Movimiento browniano de las partículas de la fase dispersa en un coloide.

Colegios

Trilce 110

Central 6198 - 100

Química Efecto Tyndall, es la dispersión de la luz en un coloide.

Soluciones: son mezclas homogéneas en las que una sustancia llamada soluto se disuelve en otra sustancia llamada solvente. El proceso de disolución consiste en una separación iónica o molecular del soluto mediante el solvente. El estado de una solución depende del solvente. El solvente más usado es el agua , que forma soluciones acuosas.

Clasificación de las disoluciones Por su estado de agregación

Por su concentración

Disolución no-saturada: es aquella en donde la fase dispersa y la dispersante no están en equilibrio zinc en estaño (Latón ) a una temperatura dada; es decir, ellas pueden Gas en sólido: Hidrógeno admitir más soluto hasta alcanzar su grado de en paladio. saturación. Sólido en sólido :

Sólidas

Líquido en sólido: Mercurio Ej: a 0 ºC 100 g de agua disuelven 37,5g NaCl, en plata (amalgama). es decir, a la temperatura dada, una disolución que contengan 20 g NaCl en 100 g de agua, es no saturada. Líquido en Líquido Alcohol en agua Sólido en líquido

Líquidas

Sal en agua Gas en líquido

Disolución saturada: en estas disoluciones hay un equilibrio entre la fase dispersa y el medio dispersante, ya que a la temperatura que se tome en consideración, el solvente no es capaz de disolver más soluto. Ejm: una disolución acuosa saturada de NaCl es aquella que contiene 37,5g disueltos en 100 g de agua a 0 ºC .

Oxígeno en agua Gas en gas Oxígeno en nitrógeno.

Gaseosas

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Disolución sobre saturada: representan un tipo de disolución inestable, ya que presenta disuelto más soluto que el permitido para la temperatura dada. Para preparar este tipo de disoluciones se agrega soluto en exceso, a elevada temperatura y luego se enfría el sistema lentamente. Estas soluciones son inestables, ya que al añadir un cristal muy pequeño del soluto, el exceso existente precipita; de igual manera sucede con un cambio brusco de temperatura.

Quinto año de secundaria 111

3

Unidad iii u I

Curvas de solubilidad; presenta incremento de la solubilidad con la temperatura.

3

NO

CaC

KN O

3

100

Cl

2

CH

O

80

Ca

Concentración (g sal/100 g agua)

120

Na

l C H

2

O

140

60

40

20 Soluciones de algunas sales en agua 0 0

20

40

60

80

100

Temperatura (ºC)

Medidas de concentración para una solución: Porcentaje en peso: %peso=

masa soluto x100 masa de solución

Molaridad o concentración molar: M = Nro. de moles de soluto

Volumen de solución (L)

También se puede calcular por: M=

%W.ρ.10 Msoluto

Normalidad o concentración normal: N=

Nro. de equivalentes Volumen de solución

También se puede calcular por: N = Mxq Donde el valor de q es el número de H, número de OH, número de electrones transferidos o la carga del catión. Colegios

Trilce 112

Central 6198 - 100

http://www.solociencia.com/biologia/06122203.htm

Química

Leemos: La gelatina es un alimento natural y sano con una larga tradición. La proteína pura ofrece un sinnúmero de ventajas hasta el momento insuperables y tiene un papel importante en la moderna industria alimentaria. La gelatina se presta para gelificar, espesar y estabilizar la comida brindándole una consistencia cremosa. ¿Qué es la gelatina? La gelatina es una proteína pura que se obtiene de materias primas animales que contienen colágeno. Este alimento natural y sano tiene un excelente poder de gelificar. Pero eso no es todo, gracias a sus múltiples capacidades se emplea en los más diversos sectores industriales para un sinnúmero de productos. La gelatina contiene: • 84-90% proteína

• 1-2% sales minerales

• El resto es agua.

La gelatina no contiene conservantes ni otros aditivos. Está libre de colesterol y de purinas (compuestos con ácido úrico) Múltiples variedades La forma más usual de la gelatina es la gelatina comestible. Se encuentra en yogures, ligeros postres de crema y en pudines. Los caramelos de gelatina, conocidos como chuches, le deben su forma característica. La gelatina comestible es un alimento natural y, como cualquier alimento, está sujeto a estrictas normativas de pureza. Un criterio importante para determinar la calidad de la gelatina es el llamado valor Bloom que generalmente está entre 50 y 300. Con este valor se determina la estabilidad y el poder de gelificación de la gelatina. Cuanto más alto sea el valor Bloom tanto más alta es la intensidad de gelificación. El alimento gelatina es único en cuanto a la estabilización fiable, capacidad de gelificación y manejo. Todos los usos de la Gelatina Se emplea en los sectores industriales y en productos más diversos, donde desarrolla, de una manera natural, su efecto saludable y estabilizador. Aparte de las aplicaciones tradicionales en la: •

Industria alimentaria

La gelatina es una proteína de primera calidad que reúne, como alimento, numerosas propiedades positivas necesarias para una alimentación sana. Gracias a su singular poder gelificante, es imposible imaginarse la cocina moderna sin la gelatina. •

Industria farmacéutica

La gelatina recubre y protege los medicamentos. •

Industria fotográfica

Gracias a la gelatina pueden fabricarse las películas para aficionados, papel de color, películas gráficas y películas de rayos X en cantidades industriales. Gracias a su singular poder gelificante la gelatina actualmente forma parte en la composición de un sinnúmero de productos. Con sus múltiples propiedades ofrece, además, un considerable potencial para crear productos innovadores en todas las áreas de la vida.

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Quinto año de secundaria 113

3

Unidad iii I u

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. La fase dispersa sirve de medio a la fase dispersante. II. En una suspensión las partículas de la fase dispersa se separan.

Explicación

2. Completa: En una ____________ la fase dispersa se expande en la fase ____________ y dependiendo del tamaño de las partículas ésta puede ser ____________ y ____________.

6. Se relaciona correctamente:

3. Se relaciona correctamente: I.

Humo

A. Aerosol

II. Neblina

B. Aerosol líquido C. Aerosol sólido

I.

Esponja

:

Solución sólida

II. Gelatina

:

Sol

III. Crema batida

:

espuma

Rpta: ______________ a) 4. Clasifica, indicando el tipo de coloide en cada caso: I.

Gelatina

____________

e)

c)

Solo III

II y III

7. Señala a una emulsión:

____________

a)

Gelatina

b) Piedra pómez

III. Piedra pómez

____________

c)

Nube

d) Neblina

e)

Mayonesa

I.

El efecto Tyndall solo se presenta en coloides.

8. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.

Las soluciones son mezclas homogéneas.

II. El movimiento browniano se presenta entre las moléculas de la fase dispersante.

II. El solvente universal es el agua debido a su baja polaridad.

III. Las emulsiones son suspensiones de dos líquidos no miscibles.

III. El estado de una solución depende del solvente.

a)

VVV

d) VFF

Trilce 114

d) I y II

b) Solo II

II. Mayonesa

5. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

Colegios

Solo I

b) VVF e)

FFF

c)

FVF

a)

VVV

d) VFF

b) VVF e)

c)

VFV

FFF

Central 6198 - 100

Química 9. Se disuelven 20 g de sal en una solución de densidad 0,92 g/mL. Si el volumen de la solución es 184 mL. Halla el % de la solución. a)

5%

d) 9,0%

b) 7,5% e)

c)

8,2%

10,5%

120

d) 150

b) 125 e)

2,5 M

d) 4,5

b) 3,0 e)

c)

130

175

c)

3,6

5,0

13. Determina la masa de soluto contenida en 500 mL de una solución de Ca (OH)2 2,5 M. m.a Ca = 40

10. ¿Cuántos ml de alcohol de densidad 0,8 g/mL son necesarios para disolver 40 g de azúcar, y formar una solución al 25%? a)

a)

a)

90,8

d) 98,6

O = 16

b) 92,5 e)

H=1 c)

95,6

99,8

14. Halla la normalidad de una solución de Al (OH)3 de densidad 0,75 g/mL al 58% en peso. m.a. (Al = 27, O = 16, H = 1)

11. ¿Cuántos gramos de azúcar se pueden disolver en 180 mL de agua para formar una solución al 20%? a)

30

d) 45

b) 38 e)

c)

40

60

12. Halla la molaridad de 600 mL de una solución que contiene 120 g de NaOH. m.a. (Na = 23, O = 16, H = 1)

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a)

5,57 N

d) 2,31

b) 11,15 e)

c)

16,73

6,93

15. Halla la normalidad de una solución de H2SO4 al 98% en peso de soluto y cuya densidad del soluto es 0,9 g/mL. a)

4,5 N

d) 12,5

b) 9,0 e)

c)

18,0

6,72

Quinto año de secundaria 115

3

u Unidad iii I

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explique las siguientes proposiciones:

I.

Proposición Las emulsiones son dispersiones coloidales de sólido en líquido.

Explicación

II. Las suspensiones representan sistemas heterogéneos.

2. Completar: Las dispersiones son ___________.

___________ de una fase llamada ___________ en otra fase llamada

3. Relaciona correctamente: I.

Gelatina

A. Emulsión

II. Mayonesa

B. Aerosol C. Gel

Rpta: ______________ 4. Clasifique a los siguientes coloides: I.

Humo

6. De los mencionados, suspensiones?

¿cuáles

son

___________

II. Espuma

___________

I.

Arena con agua

III. Niebla

___________

II. Azúcar con alcohol III. Limaduras de hierro con azufre

Rpta: ______________ 5. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.

La dispersión de la luz y el movimiento browniano se presenta en los coloides.

II. El estado de un coloide depende de la fase dispersante. III. El tamaño de partícula de la fase dispersa es mayor en un coloide, que en una suspensión. a)

VVV

d) VFF Colegios

Trilce 116

b) VVF e)

FFF

c)

VFV

a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

I y III

7. De los mencionados, ¿cuáles son coloides? I.

Acero

II. Piedra pómez III. Neblina a)

I y II

d) Solo II

b) II y III e)

c)

I y III

I, II y III Central 6198 - 100

Química 8. ¿Cuántas de las siguientes, son características de los coloides? I.

a)

Efecto Tyndall

II. Estado de agregación definido III. Movimiento browniano IV. Mezcla microheterogénea a)

1

d) 4

b) 2 e)

11. Se disuelve 60 g de sal en 120 mL de agua. Hallar el % W de la solución.

c)

3

0

30 %

d) 75,8 %

El proceso de disolución consiste en una separación iónica o molecular del solvente.

II. Son solventes polares: H2O, CH3OH y CH3Cl. III. La salmuera representa una solución electrolítica. a)

VVV

d) FVF

b) VVF e)

c)

FVV

FFF

I.

640

310

0,02

d) 0,16

b) 0,04 e)

c)

0,08

0,24

14. ¿Cuántos gramos de soluto contiene 500 mL de una solución de H2SO4 0,38 M? m.a. (H = 1, S = 32, O = 16) 9,31

b) 10,58 e)

c)

18,62

9,65

15. Hallar la normalidad de una solución de Ca(OH)2 al 32% en peso y densidad 0,65 g/mL.

II. Bronce

m.a. (Ca = 40, O = 16, H = 1)

III. Amalgama de plata a) Solo I d) I y II

a)

d) 4,35

Acero

e)

c)

13. Halla la molaridad de una solución de HNO3 que se prepara disolviendo 1,2x1023 moléculas de soluto en suficiente agua, formando 5 L de solución.

a)

10. ¿Cuáles son soluciones?

55,6 %

81,5 %

450 mL b) 150

d) 290

I.

e)

c)

12. Se prepara 600 mL de una solución de NaOH, agregando 160 g de soluto a suficiente agua. Si la densidad de la solución es 0,78 g/mL. ¿Cuál es la cantidad de agua usada? a)

9. Indica con verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

b) 33,3 %

b) Solo II e) I, II y III

c)

Solo III

a)

2,8 N

d) 5,6

b) 1,4 e)

c)

0,7

11,2

Actividades complementarias

Investiga un poco más: En un vaso de vidrio coloca agua caliente y agrega de cuchara a cuchara un sobre de gelatina, luego observe el rayo de luz con un puntero.

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¿El rayo de luz se intensifica?



¿Qué efecto se está produciendo?

Quinto año de secundaria 117

SolucioneS

http://www.if.ufrgs.br/~barbosa/colloid.jpg

4

Unidad nidad Iiii

Los sistemas químicos presentes en los seres vivos no están, ni mucho menos, formados por un único tipo de sustancias. Por el contrario, si algo les caracteriza es la presencia en ellos de multitud de compuestos químicos de diferente naturaleza, entre ellos: el agua es, evidentemente, el componente mayoritario, acompañada de iones y moléculas de pequeño tamaño muy solubles en ella, pero también de sustancias poco solubles en agua (hidrófobas) o de un tamaño molecular tan grande que no pueden mantenerse en disolución.

Preparar nuevas soluciones a partir de otras soluciones que pueden alterar la cantidad de soluto o de solvente. Una solución es una mezcla homogénea ya que posee una sustancia que se disuelve llamada soluto y otra sustancia que sirve de medio llamado solvente.

Operaciones con soluciones 1. Dilución de una solución: es disminuir la concentración de una solución agregando más solvente sin alterar la cantidad de soluto. El número de moles del soluto se conserva. C1V1 = C2V2

CColegios olegios

118

T Trilce rilce

Central 6198 - 100

Química

Leemos: El ácido acético también es mejor conocido como ácido metilencarboxílico, se puede encontrar en forma de ión acetato. Este es un ácido que se encuentra en el vinagre, siendo el principal responsable de su sabor y olor agrio. Su fórmula es CH3-COOH (C2H4O2). De acuerdo con la IUPAC se denomina sistemáticamente ácido etanoico. H O H-C-C H

OH

Fórmula química; el grupo carboxilo, que le confiere la acidez, está en azul. Es el segundo de los ácidos carboxílicos, después del ácido fórmico o metanoico, que solo tiene un carbono, y antes del ácido propanoico, que ya tiene una cadena de tres carbonos. El punto de fusión es 16,6 °C y el punto de ebullición es 117,9 °C.

Ácido acético Nombre (IUPAC) sistemático: ácido etanoico Propiedades físicas

Riesgos

Estado de agregación líquido Apariencia

Ingestión: dolor de garganta, vómito, diarrea,

incoloro o cristales (no inodoro) 3

dolor abdominal, sensación de

3

Densidad

1049 kg/m ; 1,049 g/cm

Masa molar

60.05 g/mol

Punto de fusión

290 K (16,85 °C)

Inhalación: dolor de garganta, dificultad respiratoria, tos.

Punto de ebullición

391,2 K (118,05 °C)

Piel

Irritación, graves quemaduras.

Ojos

Irritación, visión borrosa, quemaduras profundas.

quemazón en el tracto digestivo.

Propiedades químicas 4,76

Solubilidad en agua

n/d

Valores en el SI y en condiciones normales (0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.

Momento dipolar

1,74 D

Exenciones y referencias

2. Mezcla de soluciones: es la unión de dos o más soluciones del mismo soluto, alterando la cantidad de soluto y de solvente. Se determina la suma de moles de soluto.

C1V1 + C2V2 = C3V3

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http://thumbs.dreamstime.com/ thumblarge_138/1176348868tthqxK.jpg

Acidez (pKa)

Quinto año de secundaria 119

4

Unidad nidad Iiii

3. Titulación de una solución: es la determinación de la concentración de una solución mediante el punto de equivalencia. El número de equivalentes del soluto desconocido es igual al número de equivalentes del soluto conocido.

Nivel de Pinza de

valorante

bureta

Bureta

N a Va

Llave

= N b Vb

Matraz Disolución Barra magnética

de analito

de agitación Agitador magnético

http://labquimica.files.wordpress.com/2008/05/image002.gif

El número de equivalentes permanece constante.

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Una solución es acuosa , si el solvente es el agua.

Explicación

II. La dilución aumenta la cantidad de solvente. 2. Relaciona correctamente: I.

Aumenta la concentración

II. Disminuye la concentración

A. Dilución B. Titulación C. Mezcla

Rpta: ______________ 3. Completa: La ______________ consiste en agregar más ______________ sin alterar la cantidad de soluto. 4. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

En una dilución la cantidad de soluto no varía.

II. La dilución disminuye la concentración de una solución. III. Se requiere de más solvente para una solución. a) CColegios olegios

120

T Trilce rilce

VVV

b) VVF

c) VFF

d) FVF

e) FFF Central 6198 - 100

Química 5. De las proposiciones, ¿cuáles son correctas? I.

En una mezcla de soluciones la cantidad de soluto varía.

II. En una dilución disminuye.

la cantidad de soluto

III. El punto de equivalencia se determina por el cambio de color. a) Solo I d) I y II

b) Solo II e) I y III

c)

Solo III

6. Se agrega 2 L de agua a 3 L de una solución de HCl 0,33 M. ¿Cuál es la molaridad de la nueva solución? a)

3M

d) 5,4 M

b) 2,5 M e)

c)

3,6 M

0,2 M

7. ¿Cuántos litros de agua se debe agregar a 6 L de una solución de HNO3 0,08 M para obtener una solución 0,05 M? a)

5

d) 3,6

b) 4 e)

c)

3

9,6

8. Determina la molaridad de una solución que se obtiene agregando 200 mL de agua a 800 mL de una solución de H2SO4 al 21% en peso y densidad de 0,63 g/mL. m.a. (H = 1, S =32, O =16) a)

1,08 M

d) 4,05

b) 2,34 e)

c) 1,36

10. Se mezcla 200 mL de una solución de KCl 0,4 M con 800 mL de una solución de KCl 0,8 M. ¿Cuál es la molaridad de la solución resultante? a)

0,72 M

d) 0,54

b) 0,36 e)

c)

0,18

0,64

11. Se prepara 600 mL de una solución de KOH 0,07 M a partir de dos soluciones de KOH de concentraciones 0,05 M y 0,09 M. ¿Qué volumen se tomó de la primera solución? a)

200 mL

d) 360

b) 250

c)

300

e) 450

12. Se agrega X mL de una solución de KOH 0,05 M con 600 mL de una solución de KOH 0,09 M, para obtener una solución de KOH de concentración 0,06 M. Halla el valor de X. a) 1.2 L d) 2,0

b) 1,5 e) 2,5

c)

1,8

13. Se titulan 250 mL de una solución de HCl 0,4 M con una solución de NaOH 0,5 M. Halla el volumen de solución básica. a)

200 mL b) 250

d) 400

c)

420

e) 360

14. ¿Cuántos gramos de Ca(OH)2 neutralizan a 800 mL de una solución de HNO3 0,05 M? m.a. (H = 1, Ca= 40, O = 16)

5,68 a)

9. ¿Qué volumen de agua se debe agregar o retirar para que 250 mL de una solución de NaOH al 10% y densidad 0,8 g/mL forme una solución de NaOH de concentración 0,72 M? m.a. (Na = 23, O =16, H =1)

1,2

d) 1,64

b) 1,6 e)

c)

1,48

1,36

15. ¿Qué volumen de NaOH 0,5 M neutraliza a 630 g de HNO3? m.a. (H = 1, N = 14, O =16)

a)

694 mL b) 444

d) 111

e)

55

c)

222 a)

10L

d) 20

www.trilce.edu.pe

b) 12 e)

c)

15

25

Quinto año de secundaria 121

4

Unidad nidad Iiii

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición En una dilución la masa del solvente no varía.

Explicación

II. La dilución sirve para aumentar la concentración.

2. Completa: En una ______________ se agrega más agua, a una solución para ______________ la concentración. 3. Relaciona : I.

a)

C1 V 1 = C 2 V 2

A. Titulación

II. C1V1+C2V2=C3V3

B. Mezcla C. Dilución

Rpta: ______________ 4. Halla el número de equivalentes de soluto contenidos en 500 mL de una solución de NaOH 0,02 M.

0,02 M

d) 0,010

5. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I. En una dilución la masa del soluto aumenta. II. La dilución disminuye la concentración de una solución. III. En la dilución aumenta la cantidad del solvente.

d) FFF

b) VFF e)

c)

FFV

FVF

6. Se agrega 200 mL de agua a 300 mL de una solución de HCl 0,03 M. Halla la molaridad de la nueva solución.

CColegios olegios

122

T Trilce rilce

0,015

0,025

7. ¿Cuántos mL de una solución de NaOH 0,05 M se pueden diluir con 400 mL de agua, si se forma una solución de NaOH 0,02 M? a)

267 mL b) 250

d) 337

a)

e)

c)

300

533

1250 mL b) 1000

d) 500

VVV

e)

c)

8. ¿Qué volumen de agua se debe agregar a 500 mL de una solución de HClO 0,05 M, para obtener una solución 0,02 M?

Rpta: ______________

a)

b) 0,018

e)

c)

750

360

9. ¿Cuántos gramos de soluto contiene 750 mL de una solución de KOH 0,025 M? m.a. (K= 39, O =16, H =1) a)

1,00 g

d) 1,25

b) 1,05 e)

c)

1,06

1,64

10. Se mezcla 2 L de HCl 0,02 M con 3 L de HCl 0,05 M. Halla la molaridad de la mezcla. a)

0,038

d) 0,046

b) 0,040 e)

c)

0,030

0,048 Central 6198 - 100

Química 0,5 M. Considerar que el volumen no varía.

11. ¿Cuántos mL de NaOH 0,8 M se deben mezclar con 400 mL de una solución de NaOH 0,5 M. Para obtener una mezcla de concentración 0,6 M?

m.a. (Na = 23, O =16, H =1) a)

a)

100

d) 180

b) 120 e)

c)

d) 3,0

160

360 mL b) 420

d) 540

e)

b) 2,4 e)

c)

2,8

3,6

200

12. Se forma 600 mL de una solución de KF 0,07 M, a partir de dos soluciones de KF de concentración 0,05 M y 0,10 M. ¿Qué volumen se tomó de la primera solución? a)

2,0

c)

500

14. ¿Qué volumen de NaOH 0,05 M se requiere para la neutralización de 450 ml de HCl 0,04 M? a)

200 mL b) 240

d) 300

e)

c)

280

360

15. ¿Cuántos gramos de Ca(OH)2 se requiere para la neutralización de 640 mL de HNO3 0,02 M?

480

13. ¿Cuántos gramos de NaOH se debe agregar a 750 mL de una solución NaOH 0,4 M, para obtener una solución de NaOH de concentración

a)

0,47

d) 0,48

b) 0,72 e)

c) 0,74

0,54

Actividades complementarias

Investiga un poco más: Llena una bolsa con agua con sal y otra una bolsa con aire. Introduce la bolsa de agua con sal en la bolsa de aire. ¿Qué sucede, después de 10 minutos?

Mezcla

Dilución

Titulación

OPErACiOnEs COn sOluCiOnEs

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Quinto año de secundaria 123

equilibrio químico http://latamhoy.com/wp-content/uploads/2011/04/Capa-de-Ozono.jpg

5

U unidad nidad Iiii

Es deprimente como la destrucción del ozono ha llegado a alcanzar un nivel sin precedente alguno en el Ártico, en un comunicado el Organismo de Naciones Unidades (ONU) emitió el mensaje de alerta a todo el mundo, agregando que la destrucción del ozono se debe a sustancias que destruyen el ozono en la atmósfera y un invierno muy frío en la estratósfera.

Leemos: Se denomina agujero de la capa de ozono a la zona de la atmósfera terrestre donde se producen reducciones anormales de la capa de ozono, fenómeno anual observado durante la primavera en las regiones polares y que es seguido de una recuperación durante el verano. El contenido en ozono se mide en unidades Dobson, kilogramos por metro cúbico. Sobre la Antártida la pérdida de ozono llega al 70%, mientras que sobre el Ártico llega al 30%. Este fenómeno fue descubierto y demostrado por Sir Gordon Dobson (G.M.B. Dobson) en 1960, que atribuyó a las condiciones meteorológicas extremas que sufre el continente Antártico. Sin embargo, un amplio sector científico achacó este fenómeno al aumento de la concentración de cloro y de bromo en la estratósfera debido tanto a las emisiones antropogénicas de compuestos clorofluorocarbonados (CFC) como del desinfectante de almácigos bromuro de metilo. En 1995 Mario J. Molina es el primer científico en sostener esta teoría, obteniendo el Premio Nobel de Química. En setiembre de 1987 varios países firmaron el Protocolo de Montreal, en el que se comprometían a reducir a la mitad la producción de CFC´s en un periodo de 10 años. A pesar de estas medidas, el agujero de ozono continúa con su ciclo de aparición-desaparición, según la teoría inicial de Dobson. Formación y equilibrio de la capa de ozono Casi el 99% de la radiación ultravioleta del Sol que alcanza la estratósfera se convierte en calor mediante una reacción química que continuamente recicla moléculas de ozono (O3). Cuando la radiación ultravioleta impacta en una molécula de ozono, la energía escinde a la molécula en átomos de oxígeno altamente reactivos; casi de inmediato, estos átomos se recombinan formando ozono una vez más y liberando energía en forma de calor. • La formación de ozono se inicia con la fotólisis (ruptura de enlaces químicos por la energía radiante) del oxígeno molecular por la radiación solar de una longitud de onda menor de 240 nm: O2 → O + O • El ozono por sí mismo absorbe luz UV de entre 200 y 300 nm: O3 → O + O2 • Los átomos de oxígeno, al ser muy reactivos, se combinan con las moléculas de oxígeno para formar ozono: O + O2 + M → O3 + M Donde M es cualquier sustancia inerte, como por ejemplo el N2. El papel que tiene M en esta reacción exotérmica es absorber parte del exceso de energía liberada y prevenir la descomposición espontánea de la molécula de O3. La energía que no absorbe M es liberada en forma de calor. Cuando las moléculas de M regresan por sí mismas al estado basal, liberan más calor al entorno.

CColegios olegios

124

T Trilce rilce

Central 6198 - 100

Química Conoce los estados de equilibrio y determina los valores de las constantes de equilibrio. Se denomina equilibrio químico al estado termodinámico que alcanza una reacción reversible, donde la concentración, la presión y la temperatura deben permanecer constantes. En ese instante existe una constante, llamada constante de equilibrio que se puede expresar en función de las concentraciones, presiones o fracciones molares. Constante de equilibrio: Keq I.

En función de las concentraciones: Kc Kc =

(Productos)coeficientes (Reactantes)coeficientes

II. En función de las presiones: Kp Kp =

(Presión de productos)coeficientes (Presión de reactantes)coeficientes

III. En función de las fracciones molares: Kx Kx =

(Fracción molar de productos)coeficientes (Fracción molar de reactantes)coeficientes

Relación entre las constantes de equilibrio: Kp = Kc(RT)Dn = Kx(Ptotal) Dn

Dn = ∑coeficientesproductos - ∑coeficientesreactantes Propiedades de la constante de equilibrio 1. La constante de equilibrio depende de la temperatura. Ln c

kp2 m = 3H c 1 - 1 m kp1 R T1 T2

H = Variación de entalpía R

= Constante universal de los gases ideales = 8,314 J/mol.k = 1,9 cal/mol.k

2. Si una reacción se invierte, el valor de la constante se invierte. 3. Si a una reacción se le multiplica por un factor, la constante de equilibrio queda elevada a dicho factor. 4. Si dos o más reacciones se suman, los valores de las constantes de equilibrio se multiplican. www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 125

5

U unidad nidad Iiii

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición En el equilibrio, la reacción ha cesado.

Explicación

II. La constante de equilibrio depende de las concentraciones. 2. Completa: En el ______________ químico, la velocidad de reacción directa es ______________ a la velocidad de reacción inversa. 6. De las proposiciones:

3. Relaciona: I.

A. Fracciones molares

Kc

I.

B. Concentraciones

II. Kp

C. Presiones parciales Rpta: ______________

La constante de equilibrio depende de la temperatura.

II. Si el valor de la constante de equilibrio es mayor de uno, se favorece la reacción directa. III. El valor de la constante de equilibrio se puede determinar con la cantidad de moles.

4. Para el sistema mostrado: 2 CO(g)+O2(g) ⇔ 2 CO2(g) Las concentraciones en equilibrio son 2,5 mol/L, 3,0 mol/L y 1,5mol/L respectivamente. Calcular Kc.

¿Cuáles son correctas? a)

Solo I

d) I y II

c)

Solo II

e)

I , II y III

c)

Solo III

7. De acuerdo a la reacción:

Rpta: ______________

2O3 ⇔ 3O2 5. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda I.

En el equilibrio químico la concentración de los reactantes es igual a la concentración de los productos.

II. La constante de equilibrio Kp depende de las presiones. III. Durante el equilibrio la concentración permanece constante. a) VVF d) FFV

b) VFF e) FFF

c)

FVF

Las concentraciones en equilibrio son 2,5 mol/L y 1,25 mol/L respectivamente. Calcula Kc. a)

0,3

d) 0,7

126

0,5

0,8

N2O4 ⇔ 2NO2 A 227 ºC las presiones parciales en equilibrio son 3,0 atm y 1,2 atm respectivamente. Calcula Kc. 0,48

d) 16,78 T Trilce rilce

e)

c)

8. Para el sistema:

a)

CColegios olegios

b) 0,4

b) 10,33 e)

c)

19,68

17,49 Central 6198 - 100

Química 9. De acuerdo al sistema:

a)

A+B ⇔C+D

d) 1,8

Se coloca en un reactor de 2 L, una cantidad de 3,0 mol de A y 5,0 moles de B. Si se forma 2 mol de C. Halla el valor de Kc. a)

1,3

d) 2,8

b) 2,0 e)

c)

2,6

a)

La presión total en el equilibrio es 1,2 atm. Halla el valor de Kp.

d) 0,64

e)

c)

0,36

0,49

0,2

d) 0,5

b) 0,3 e)

c)

0,4

Ca = 40

45,33

d) 47,68

C =12

O =16

b) 40,65 e)

c)

30,49

30,78

14. Para el sistema en equilibrio: A + 2B ⇔ C

Kp = 2,5

a)

0,024

d) 0,385

b) 0,447 e)

12. En un reactor de 500 mL se coloca 3 mol de H2 con 3 mol de Cl2. ¿Cuántas moles de HCl se forma en equilibrio? Kc= 1,44

c)

0,364

1,236

15. Para el sistema en equilibrio: N2O4(g) ⇔ 2NO2(g)

0,6

H2 + Cl2 ⇔ 2 HCl

2,0

Si la presión de A es el doble de C. Halla la presión parcial de B, en el equilibrio.

11. Se coloca 4 mol de CO con 6 mol de O2 en un reactor de 2 L reaccionan y se forma en el equilibrio 2 mol de CO2. Halla el valor de la constante de equilibrio Kc. a)

1,6

Halla el valor de Kp a 25 ºC para la reacción: m.a

b) 0,4

e)

c)

CaCO3(s) ⇔ CaO(s) + CO2(g)

NH4Cl(s) ⇔ NH3(g) +HCl(g)

0,6

b) 1,5

13. Se coloca 200 g de CaCO3 en un tanque de 410 mL, formando 0,8 moles de CO2 y suficiente cantidad de CaO.

3,9

10. Para el sistema:

a)

1,1

Kp = 1,6

Si se coloca N2O4 a una presión de 1,0 atm. Halla la presión total en equilibrio. a)

1,46

d) 1,72

b) 1,36 e)

c)

1,68

1,75

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición En el equilibrio la reacción ha cesado.

Explicación

II. Durante el equilibrio solo la presión y la concentración permanece constante.

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Quinto año de secundaria 127

5

U unidad nidad Iiii

2. Completa:

8. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda:

La ______________ de equilibrio depende de la ______________ para una reacción dada. 3. Relaciona correctamente, de acuerdo a la siguiente reacción: A + B ↔ AB

Kp = a

AB ⇔ A + B

A. Kp = -a

II. 2AB ⇔ 2A + 2B

B. Kp = a-1

I.

C. Kp = a-2 Rpta: ______________ 4. Para el sistema

A+ 2B ⇔ AB2

Hallar Kc. 2,4

d) 36

b) 25 e)

III. Al aumentar la temperatura, la constante de equilibrio aumenta en una reacción energética estable. a)

VVV

d) VFV

b) VVF e)

c)

VFF

FVF

H2 + Cl2 ⇔ 2HCl

c)

1,0

0,9

b) 1,8 e)

c)

1,5

3,6

10. De acuerdo a la reacción: 2 H2 + CO ⇔ CH3OH

Kc=2,5

Calcular KC para la siguiente reacción: 2 CH3OH ⇔ 2 CO +4 H2 a)

6. De acuerdo a la reacción mostrada:

Kc= 1,44

Se coloca en un reactor de 5 L , una cantidad de 2,5 mol de hidrógeno y 2,5 mol de cloro. ¿Cuántas moles de HCl se forman en el equilibrio?

d) 3,0

54

b) 0,48 e) 1,36

II. La constante de equilibrio solo toma sustancias gaseosas.

a)

C) 32

5. Para el sistema PCl3 + Cl2 ↔ PCl5. Las presiones parciales en equilibrio son 1,4 atm; 2,5 atm y 3,5 atm respectivamente. Hallar Kp. a) 0,56 d) 1,25

Un sistema en equilibrio es homogéneo si todas las sustancias se encuentran en el mismo estado.

9. Para el sistema en equilibrio:

Las concentraciones en equilibrio son 0,7 mol/L, 0,5 mol/L y 5,6 mol/ L respectivamente.

a)

I.

0,16

d) 0,38

b) 0,18 e)

c)

0,24

0,42

2 CO (g) + O2 (g) ⇔ 2 CO2 (g) El valor de Kc es 2,25 a la temperatura de 25 ºC. Hallar Kp. a)

0,07

d) 0,17

b) 0,09 e)

c)

0,10

0,38

7. En un reactor de 250 mL se coloca 2,4 moles de N2 con 1,8 moles de H2 . Si en el equilibrio se forma 1,0 mol de NH3. ¿Cuál es el valor de Kc?

11. Se coloca 1,2 moles de CO y 0,8 moles de O2 en un tanque de 2 L. Si en el equilibrio se encuentra 0,4 moles de CO2. Hallar el valor de Kc para la siguiente reacción: CO + ½ O2 ⇔ CO2 a)

10,3

d) 0,9 a)

1,8

d) 2,1 CColegios olegios

128

T Trilce rilce

b) 1,22 e)

c)

b) 7,5 e)

c)

9,2

22,2

1,88

2,11 Central 6198 - 100

Química 14. Según la reacción:

12. De acuerdo a la reacción: H2 + Cl2 ⇔ 2 HCl

A↔B

K = 1,00

Al colocar 3,0 moles de hidrógeno gaseoso y 3,0 moles de cloro gaseoso. ¿Cuántas moles de HCl se forma en el equilibrio? a)

1

b) 2

d) 4

e)

c)

0,25

d) 0,54

5

Kp=1,6

En el equilibrio la presión de NO2 es el doble de la presión de N2O4. Halla la presión total en el equilibrio. 1,6

b) 1,2

d) 1,0

e)

c)

e)

c)

0,46

0,38

2 SO + O2 ⇔ 2 SO2 a)

1

d) 4 a)

b) 0,36

15. Se coloca 0,8 moles de SO con 0,6 moles de O2 en un tanque de 2 L. Si reacciona el 50% de SO. Halla el valor de Kc para la siguiente reacción:

13. Para el sistema: N2O4 ⇔ 2 NO2

Si la presión total es 1,2 atm. Halla la presión parcial de A. a)

3

Kp = 1,6

b) 2 e)

c)

3

5

1,8

2,5

Actividades complementarias

Investiga un poco más: En un vaso con agua coloca una cucharada de NaCl y luego adiciona 3 cucharadas de leche de magnesia. Después de 10 minutos. ¿Qué sucede?

En función de presiones parciales

En función de

En función de

concentraciones

fracciones molares

COnsTAnTE DE EquilibriO

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Quinto año de secundaria 129

PrinciPio de le chatelier

Leemos: Un poco de historia En 1884 el químico francés Henri Luis Le Chatelier enunció el principio que lleva su nombre en los siguientes términos:(traducidos de la versión original).

http://1.bp.blogspot.com/_4N4NJzJGff8/ TA68aAxwa4I/AAAAAAAAABo/Ajc6EvAdnWU/ s1600/agujero+de+la+capa+de+ozono.jpg

El principio de Le Chatelier es una forma de predecir el desplazamiento del equilibrio en un sistema, el cual depende del tipo de perturbación a que dicho sistema sea sometido. Según el principio de Le Chatelier, el sistema reaccionará desplazando el equilibrio en el sentido en que disminuya el efecto perturbador. En otras palabras, cuando algún factor externo perturba un sistema, que se encuentra en equilibrio; dicho equilibrio se pierde momentáneamente.

http://files.myopera.com/equlibrioquimico/blog/quimica%2002.jpg

6

U unidad nidad Iiii

“Todo sistema en equilibrio químico estable sometido a la influencia de una causa exterior que tiende a hacer variar su temperatura o su condensación (presión, concentración, número de moléculas por unidad de volumen) en su Se puede apreciar el agujero de la capa de ozono totalidad o solamente en alguna de sus partes sólo puede experimentar unas modificaciones interiores que, de producirse solas, llevarían a un cambio de temperatura o de condensación de signo contrario al que resulta de la causa exterior”.

En 1888 enunció de nuevo su principio en términos parecidos: “Todo sistema en equilibrio experimenta, debido a la variación de uno solo de los factores del equilibrio, una variación en un sentido tal que, de producirse sola, conduciría a una variación de signo contrario del factor considerado”. Es de hacer notar que el autor consideró a este nuevo enunciado “más simple que el anterior”. Veinte años más tarde, en 1908, lo expresa así: “La modificación de alguna de las condiciones que puede influir sobre el estado de equilibrio químico de un sistema, provoca una reacción en un sentido tal que tiende a producir una variación de sentido contrario de la condición exterior modificada”. A continuación explica: “Un aumento de la temperatura provoca una reacción que tiende a producir un descenso de temperatura, es decir, una reacción con absorción de calor. Un aumento de la presión produce una reacción tendente a producir una disminución de presión, es decir, una reacción con disminución del volumen”. Finalmente, generaliza su ley para las acciones debidas a la variación de la masa, sin dar ningún tipo de justificación teórica. Así estableciendo un paralelismo con los casos estudiados escribe: “El aumento en un sistema homogéneo de la masa de una de las sustancias en equilibrio provoca una reacción tendente a disminuir la masa de la misma”. CColegios olegios

130

T Trilce rilce

Central 6198 - 100

http://2.bp.blogspot.com/_4ls5GXOHcHg/ S x U z 2 8 3 7 z R I / A A A A A A A A A B 0 / 4 7 F S E z R 2 t TA / s1600/1253105729_ozono-16-09-2008.jpg

Química

Sabías que: La capa de ozono representa un sistema en equilibrio, que puede ser alterado por el uso de freones en los sistemas de refrigeración. Capa de ozono

Principio de le Chatelier: “Si un sistema en equilibrio se altera por efecto de la concentración, presión y temperatura, la reacción se desplaza en tal sentido que anula dicho efecto”.

i.

Efecto concentración Al aumentar la concentración de los reactantes, la reacción se desplaza hacia la derecha para disminuir lo que se agrega , y al aumentar la concentración de los productos, la reacción se desplaza hacia la izquierda para consumir lo que se agregó.

ii. Efecto Temperatura Si la reacción es exotérmica, al aumentar la temperatura, la reacción se desplaza en forma inversa, disminuyendo el valor de la constante de equilibrio. Si la reacción es endotérmica, al aumentar la temperatura, la reacción se desplaza en forma directa, aumentando el valor de la constante de equilibrio. iii. Efecto Presión Al aumentar la presión de un sistema en equilibrio, la reacción se desplaza en el sentido donde exista menor número de moles de gases.

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Cuando se altera la concentración, se altera Kc.

Explicación

II. La alteración de la concentración altera el equilibrio químico.

2. Completa: La ______________ de equilibrio depende de la ______________ solamente.

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Quinto año de secundaria 131

6

U unidad nidad Iiii

3. Relaciona por un aumento de temperatura: I.

Exotérmica

II. Endotérmica

A. Directa B. Inversa C. No altera

Rpta: ______________ 4. Indica el desplazamiento de la reacción al aumentar la cantidad de hidrógeno:

III. Al aumentar la temperatura en una reacción endotérmica en equilibrio se desplaza en forma inversa. a)

VVV

d) FVF

b) VVF e)

c)

FVV

FFF

8. Para la reacción en equilibrio: NO(g) + Cl2(g) ⇔ NOCl2(g) De los siguientes efectos:

CO(g) + 2 H2(g) ⇔ CH3OH(g) Rpta: ______________

I.

Aumento de presión

II. Aumento de NO III. Aumento de cloro ¿Cuáles favorecen la producción de NOCl2?

5. Indica el desplazamiento de la reacción: 2 O3 ↔ 3O2 por cada efecto. I.

Aumento de ozono

II. Aumento de presión

a)

d) I y II

6. Para una reacción exotérmica en equilibrio, qué sucede con la constante de equilibrio al aumentar la temperatura. a)

aumenta

b) disminuye c)

no varía

d) depende de la reacción e)

es variable

7. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

Al aumentar la presión a un sistema en equilibrio la reacción se desplaza en forma directa, si la cantidad de moles de gases de los productos es mayor.

II. Al aumentar la cantidad de moles de los reactantes en un sistema en equilibrio, la reacción se desplaza en forma directa. CColegios olegios

132

T Trilce rilce

b) Solo II e)

c)

Solo III

I, II y III

9. Para el sistema en equilibrio: H2 + Cl2 ⇔ 2HCl

III. Aumento de oxígeno gaseoso Rpta: ______________

Solo I

Las concentraciones son 3 mol/L, 2 mol/L y 6 mol/L respectivamente. Si se agrega 1 mol/L de Cl2. ¿Cuántas mol/L de HCl se forman en el equilibrio restituido? a)

3,6

d) 8,2

b) 5,6 e)

c)

6,6

5,4

10. De acuerdo a la reacción: PCl3 + Cl2 ⇔ PCl5

∆H = -31,5 Kcal

Las presiones en equilibrio son 1,5 atm, 0,8 atm y 0,6 atm respectivamente a 25 ºC. Calcular el valor de Kp a 127 ºC. A) 3,45

b) 2,5x10-3

d) 0,98

e)

c)

3,45x10-7

1,0

11. De acuerdo a la reacción mostrada: CO + H2O ⇔ CO2 + H2 Las concentraciones en equilibrio son 2,0 M, 3,0 M, 6,0 M y 6,0 M respectivamente. ¿Cuántas moles/L se debe agregar de CO para que la Central 6198 - 100

Química a)

concentración de H2 sea 6,4 M?

7,2

d) 7,7 a)

1,0

d) 1,8

b) 1,2 e)

c)

2,0

El cambio de temperatura afecta el valor de la constante de equilibrio.

II. Al aumentar la presión a un sistema en equilibrio sin variación molar, la reacción se desplaza en forma inversa. III. Si se aumenta la concentración molar de los reactantes, se logra aumentar la concentración de los productos. a)

VVV

d) FVF

b) VVF e)

c)

e)

c)

7,4

7,9

1,5

12. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

b) 7,3

VFV

FFV

13. Para el sistema en equilibrio 2 NO2 ⇔ N2O4 las concentraciones son 2,0 mol/L y 3,6 mol/L respectivamente. Si se duplica la presión ¿Cuál es la nueva concentración del NO2?

14. Para la reacción: CO2 + H2 ↔ CO + H2O las concentraciones en equilibrio son 3 M, 3 M, 6 M y 6 M respectivamente. ¿Cuántas moles por litro se debe agregar de CO para que la concentración del agua sea 5,8 M? a)

1,26

d) 1,75

b) 1,56 e)

c)

1,45

2,46

15. ¿Qué reacciones no se alteran por efecto presión? I.

H2 + B2 ⇔ 2HBr

II. 2CO + O2 ⇔ 2CO2 III. N2H4 + H2 ⇔ 2NH3 a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

I y III

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición La temperatura no afecta la constante de equilibrio.

Explicación

II. El aumento del volumen altera el valor de Kc. 2. Completa: El equilibrio químico se altera por efecto de la temperatura, volumen y ______________. 3. Relaciona, el desplazamiento de la reacción con el aumento de presión en cada reacción. 2H2+O2 ⇔ 2H2O

A. Directa

II. C(s) O2(g) ⇔ CO2(g)

B. Inversa

I.

Rpta: ______________ www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 133

6

U unidad nidad Iiii

4. Indica el desplazamiento de la reacción al agregar mayor cantidad de nitrógeno en: N2(g) + 3 H2(g) ⇔ 2NH3(g)

Las concentraciones en equilibrio son: 1,2 M, 0,5 M y 4,5 M respectivamente, calcular el valor de Kc.

Rpta: ______________ 5. Indica el desplazamiento por cada efecto: 2 C(s) + O2(g) ⇔ 2 CO(g) I.

a)

III. Aumento de temperatura Rpta: ______________

d) 21

a)

6. Para una reacción endotérmica en equilibrio, ¿qué sucede con la constante en equilibrio, si la temperatura disminuye? Aumenta

b) Disminuye

c)

No varía

d) Depende de la reacción

e)

Depende del enlace

En la síntesis de Haber, el aumento de presión favorece la producción de amoniaco.

II. En la combustión del CO, el aumento de temperatura favorece la reacción inversa.

e)

c)

18

24

0,3

b) 5,4

d) 5,8

d) 2,7

c)

6,6

11. Para la reacción: N2H4 + H2 ⇔ 2 NH3 Si a 27 ºC el valor de Kp es 1,0. ¿Cuál es el valor de Kp a 127 ºC? a)

8,5

b) 9,1

d) 4,5x10-5 e)

c)

9,1x10-4

1,0

12. De acuerdo a la reacción:

III. En cualquier reacción el aumento de presión favorece la reacción directa.

CO + H2O ⇔ CO2 + H2 las concentraciones en equilibrio son: 1,5 M, 2,0 M, 3,0 M y 4,0 M ¿Cuántas moles/L se debe agregar de CO para que la concentración de hidrógeno sea

a)

4,5 mol/L?

VVV

d) VFF

b) VVF e)

c)

VFV

FVF a)

CO2 + H2 ⇔ CO + H2O I.

1,04

d) 0,45

8. Para la reacción en equilibrio:

b) 1,02 e)

13. ¿Qué efectos equilibrio?

Aumento de presión

II. Aumento de CO

I.

afectan

II. Presión III. Concentración

a)

a)

T Trilce rilce

b) Solo II e)

II y III

c)

Solo III

la

constante

de

Temperatura

¿Cuáles favorecen la producción de agua? Solo I

c) 0,97

1,26

III. Aumento de CO2

d) I y II

134

b) 15

∆H= -16 Kcal/mol

a)

7. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda:

CColegios olegios

12

10. Para el sistema H2 + Cl2 ⇔ 2 HCl las concentraciones en equilibrio son: 2 M, 3 M y 6 M respectivamente. Si se agrega 1 mol /L de H2. ¿Cuántas mol/L de HCl se obtienen en el nuevo equilibrio?

Aumento de oxígeno

II. Aumento de presión

I.

9. Para el sistema en equilibrio: CO2 + 2H2 ⇔ CH3OH

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c) solo III

I,II y III

Central 6198 - 100

Química 14. Para el sistema en equilibrio:

15. ¿Qué efectos favorecen la producción de H2O?

PCl3 + Cl2 ⇔ PCl5

I.

Si se duplica la presión, entonces:

Aumento de agua.

II. Aumento de presión. I.

III. Aumento de hidrógeno.

El valor de Kp se duplica.

2 H 2 + O 2 ⇔ 2 H 2O

II. El valor de Kp se eleva al cuadrado.

a)

III. El valor de Kp no varía.

d) I y II

¿Cuáles son correctas? a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

Solo I

b) Solo II e)

c)

Solo III

II y III

c) Solo III

I , II y III

Actividades complementarias

Investiga un poco más: En un recipiente de porcelana coloca 10 mL de alcohol, luego coloca una cerilla encendida y realiza su combustión. Luego coge un pedazo de papel también quemándose, y colócalo en el recipiente. ¿Qué sucede?

Efecto concentración

Efecto

EquilibriO

Efecto

temperatura

quíMiCO

presión

Efecto volumen

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Quinto año de secundaria 135

7

U unidad nidad Iiii

http://www.adiego.com/images/pq100.jpg

ÁcidoS y baSeS

Los ácidos, las bases y las sales son compuestos indispensables tanto en la vida diaria de los individuos como en los experimentos de los laboratorios y los procesos industriales.

CColegios olegios

136

T Trilce rilce

Central 6198 - 100

Química

h t t p : / / w w w. v u e l v e a l o n a t u r a l . c l / natural/wp-content/uploads/2009/07/ bicarbonato_uno.jpg

Leemos: El bicarbonato de sodio (también llamado bicarbonato sódico o hidrogeno carbonato de sodio o carbonato ácido de sodio) es un compuesto sólido cristalino de color blanco muy soluble en agua, con un ligero sabor alcalino parecido al carbonato de sodio, de fórmula NaHCO3. Se puede encontrar como mineral en la naturaleza o se puede producir artificialmente. Cuando se expone a un ácido moderadamente fuerte se descompone en dióxido de carbono y agua. La reacción es la siguiente: *

NaHCO3+HCl→NaCl+H2O+CO2(gas)

*

NaHCO3+CH3COOH→CH3COONa+H2O+CO2(gas)

Es el componente fundamental de los polvos extintores de incendios o polvo BC. USOS DEL BICARBONATO DE SODIO

Debido a la capacidad del bicarbonato de sodio de liberar dióxido de carbono se usa junto con compuestos acídicos como aditivo leudante en panadería y en la producción de gaseosas. Algunas levaduras panarias contienen bicarbonato de sodio. Antiguamente se usaba como fuente de dióxido de carbono para la gaseosa Coca Cola.

En la limpieza del hogar *

Haz una pasta y frota las ollas de acero inoxidable, de cobre o hierro.

*

Un viejo secreto: pon una caja con bicarbonato abierta en el refrigerador para que absorba los olores.

*

Echa un poco en los potes de la basura , y dondequiera que el mal olor se sienta.

*

Para desodorizar las alfombras, rocíala con el bicarbonato y déjalo toda la noche, luego límpialo con aspiradora. Verás como el mal olor desparece.

*

El bicarbonato de sodio sirve puede sacar el tono amarillo que deja la cera en los pisos blancos; funciona perfectamente, y lo mejor de todo es que no es tóxico. Así que tu niño te puede ayudar a limpiar sus obras de arte porque ningún otro producto limpiador quita los crayones de cera con tanta facilidad. Simplemente humedece una esponja y salpica algo de bicarbonato en el área, o directamente en la esponja, y frota la mancha. Limpia el exceso de bicarbonato y listo.

*

Mézclalo con agua tibia y limpia el interior del refrigerador.

* Limpia los fregaderos de acero inoxidable con una pasta hecha del detergente de lavar platos combinados con una cantidad generosa de bicarbonato. Las manchas oscuras saldrán fácilmente. *

Si tienes animales, líbrate del olor a orina en la alfombra mezclando aceite de limón y bicarbonato, y esparciéndolo sobre la zona afectada. Si es sobre piso de cemento, espolvoréale bicarbonato, agrega vinagre, luego cepilla el área y enjuaga con abundante agua.

*

Rocía con bicarbonato las manchas de café o té en las tazas y jarros, frótalos suavemente con una esponja o trapo, y enjuaga. ¡Se habrán ido todas!

*

Agrega un poquito en el agua de enjuagar los platos, y obtendrás manos suaves y platos brillosos.

*

Pon aproximadamente 1/4 taza en el remojo. Ayudará a ablandar el sucio.

*

¡Acaba con las pulgas! Mezcla partes iguales de sal de mesa y bicarbonato de sodio, y rocía las alfombras. Déjala toda la noche y en luego aspírala cuidadosamente, pasándola más de una vez. Hazlo tres veces o cuatro para que sea efectivo. Por favor, no intentes esto en un día lluvioso, dañará tus alfombras. Si vives en un clima muy húmedo, deja la mezcla de sal y el bicarbonato sólo de 3 a 5 horas. También puedes espolvorear a tu perro con bicarbonato antes de bañarlo. Asegúrate de sacarle todos los residuos.

*

Vierte un poco en el lavaplatos para eliminar las manchas de agua.

*

También puedes poner un poquito en un trapo húmedo para limpiar las partes plásticas de los equipos electrónicos.

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Quinto año de secundaria 137

7

U unidad nidad Iiii

Permite identificar a una sustancia mediante su composición química y su reacción química, la naturaleza ácida o básica. Los ácidos y las bases son sustancias químicas o especies químicas que reaccionan entre sí. Teorías de identificación i.

Teoría de Arrenihus: considera a una especie como ácido si contiene hidrógeno y es capaz de ceder dicho hidrógeno en presencia de agua. Y considera una base aquella que posee OH y lo libera en agua como iones OH-1. Son ácidos HCl, HNO3, H2SO4 ,… y son bases NaOH ,KOH, Mg(OH)2 ,Al(OH)3

ii. Teoría de bronsted y lowry: considera una especie como ácido, si es capaz de ceder un protón, es decir perder un H+1. Y una base, aquella capaz de aceptar un protón, es decir ganar un H+1. Ácidoa ⇔ Base conjugadaa-1 + H+1 Baseb + H+1 ⇔ Ácido conjugadob+1 En la reacción: NH3 + H2O ⇔ NH4+1 + OH-1 El amoniaco NH3 actúa como base y el agua actúa como ácido. iii. Teoría de n.W. lewis: considera un ácido aquella especie que en su notación Lewis es capaz de aceptar un par de electrones. Y una base, aquella que en su notación Lewis es capaz de donar un par de electrones. La sustancia BH3 es un ácido, porque puede aceptar un par de electrones en su notación Lewis, y la sustancia PH3 es una base. Porque es capaz de ceder un par de electrones en su notación Lewis. Indicadores colorímetros: son especies químicas que mediante un cambio de color identifican si es ácido o base. Indicador Papel de tornasol Fenolftaleína Anaranjado de metilo

En ácido rojo incoloro rojo

En base azul rojo grosella amarillo

Medida de acidez/pH pH = -log [H+1]= -log [H3O+1]

a menos pH más ácido

pOH pOH = -log [OH-1]

a menos pOH más básico

Autoionización del agua: H2O ⇔ H+1 + OH-1 Constante de ionización del agua Kiagua = [H+1] x [OH-1] = Kw Aplicando logaritmo se demuestra que: pH + pOH = p Kw A 25 ºC Kw = 10-14 Entonces pH + pOH = 14 pH <7 es ácido / pH > 7 es base / pH =7 es neutro CColegios olegios

138

T Trilce rilce

Central 6198 - 100

Química Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Todas las sustancias que poseen hidrógeno son ácidos.

Explicación

II. Los hidróxidos de los alcalinos tienen carácter básico. 2. Completa: Según ______________ una especie química actúa como ___________. Si acepta un protón.

I.

Todos los ácidos contienen hidrógeno.

II. A menor valor de pH, mayor carácter ácido.

3. Relaciona: I.

8. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda:

HCl

III. A cualquier temperatura, la suma de pH con pOH es igual a 14.

A. Ácido

II. NaOH

B. Base C. Neutro

Rpta: ______________

a)

VVV

d) FVF

5. Indique el ácido conjugado del NH3.

a)

5,3

d) 2,7

Rpta: ______________

HCN + H2O ↔ CN-1 + H3O+1 ¿Qué especies actúan como ácidos?

a)

1,3

d) 11,7 b) H2O y CN

c) CN-1 y H3O

d) HCN y H3O+1

e) H2O y H3O+1 7. ¿Qué indicador se puede utilizar para reconocer a la leche de magnesia?

III. Anaranjado de metilo

I y II

e)

www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe

3,7

d) 3,6

II. Fenolftaleína

d)

I , II y III

e)

c)

3,7

7,3

b) 2,7 e)

c)

12,7

10,3

11. El pH de una solución de cierta sustancia es 3,7. ¿Cuál es el pH de otra solución cuya concentración de iones H+1 es 10 veces la concentración de iones H+1 de la primera solución? a)

Papel de tornasol azul

c)

b) 4,7

-1

A) HCN y H2O

b) Solo II

VFV

10. Determina el pH de una solución de Ca(OH)2 0,025 M.

6. Para el sistema:

Solo I

VFF

Dato: log 2 = 0,3

Rpta: ______________

a)

e)

c)

9. Halla el valor de pH de una especie química cuya concentración de iones H+1 es 2x10-5 M.

4. Señale la base conjugada del HCO3-1.

I.

b) VVF

Solo III

b) 2,7 e)

c)

3,3

3,8

12. Se tiene una solución de HX cuyo pH es igual a 12,5. Entonces se puede afirmar que: I.

HX es un ácido.

II. La concentración de H+ es 1,5x10-10 . Quinto año de secundaria 139

7

U unidad nidad Iiii

III. La concentración de OH es 3,16x10-3. ¿Cuáles son correctas? a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

II y III

507 mL b) 257

d) 100

e)

a)

10

b) 11

d) 13

13. Se prepara una solución de HCl con pH= 0,5 a partir de 250 mL de una solución de HCl al 2,7% y densidad de 0,867 g/mL. ¿Qué volumen de agua se utilizó? a)

14. Se mezcla 100 mL de una solución de NaOH 0,25 M con 400 mL de una solución de HCl 0,05 M. Hallar el pH de la solución resultante.

c)

143

156

e)

c)

12

2

15. ¿Cuántos mL de una solución de HNO3 de pH=1,3 se pueden neutralizar con 500 ml de una solución de NaOH de pH de 12,3? a)

220

b) 300

d) 566

e)

c)

340

199

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Todas las sustancias que contienen OH en su estructura son bases.

Explicación

II. Los hidruros no metálicos al disolverse en agua forman soluciones ácidas. 6. En el sistema:

2. Completa:

CON-1 + H2O ↔ HCON + OH-1 Según la teoría de ______________ al disolver NaOH en agua se forma una solución______________ 3. Relacionar: I.

HClO4

II. KOH

A. Ácido Bronsted

Rpta: ______________ 4. Indique el ácido conjugado del PH3 Rpta: ______________ 5. Señale la base conjugada del HCN. Rpta: ______________ 140

T Trilce rilce

a)

CON-1 y H2O

b) H2O y HCON

c)

HCON y OH-1

d) H2O y OH-1

e)

CON-1 y HCON

B. Base de Lewis C. Base de Arrenihus

CColegios olegios

Indique un par conjugado ácido–base.

7. ¿Qué indicador se puede usar para identificar a la soda cáustica? I.

Papel de tornasol azul

II. Anaranjado de metilo III. Fenolftaleína a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

I y III Central 6198 - 100

Química 8. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

Según Arrenihus los ácidos tienen capacidad de aceptar protones.

II. Según Lewis las bases son capaces de donar protones. III. Según Bronsted y Lowry la neutralización es durante la formación de enlace dativo. a)

VVV

d) VFF

b) VFV e)

c)

FFF

1,7

b) 2,3

d) 4,5

e) 4,7

c)

3,2

2

d) 5

b) 3 e)

c)

d) 2x10-8

b) 2x10-5 e)

c) 2x10-7

2x10-6

e)

a)

1,3

c)

2,5

3,0

b) 2,5

d) 0,6

e)

c)

0,5

0,8

Hallar el pH de la solución resultante. 1,03

b) 1,23

d) 1,77

6

11. ¿Cuál es la concentración de iones H de una solución cuyo pH es igual a 3,7? 2x10-4

b) 2,4

d) 2,8

a)

4

+

a)

2,7

14. Se mezclan 200 mL de una solución de HCl con pH = 2,3 con 800 mL de una solución de HCl de pH = 1,7.

10. Determinar el pH de una solución de Mg (OH)2 0,005 M. a)

a)

13. Se agrega 700 mL de agua a 300 mL de una solución de HNO3 cuyo pH es igual a 2,0. ¿Cuál es la variación de pH?

FVF

9. Hallar el pH de una solución cuya concentración de iones H+1 es 5x10-3 M. a)

12. ¿Cuál es el pH de una solución cuya concentración de iones H+ es 10 veces la concentración de una solución cuyo pH es igual a 3,7?

e)

c)

1,56

1,88

15. Determina la concentración de iones OH-1 en una solución cuyo pH es 12,5. a)

0,0218

d) 0,0244

b) 0,018 e)

c)

0,0316

0,0672

Actividades complementarias

Investiga un poco más: En un recipiente de vidrio coloca 100 g de soda caústica y luego agrega 100 mL de agua caliente. Con la ayuda de un gotero vierte 20 gotas de ácido muriático, ¿qué observa?

ÁCiDO

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bAsE

pH

pOH

pOH

pH Quinto año de secundaria 141

equilibrio iónico http://www.fisicanet.com.ar/biologia/introduccion_biologia/ap1/agua_como_solvente01.jpg

8

U unidad nidad Iiii

+

-

+

-

+

+

-

+

-

-

+

+

+

-

+

+

-

La estructura de la molécula de agua está dada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno que se mantienen unidos por enlaces covalentes. Es una molécula polar y, en consecuencia, forma enlaces llamados puentes de hidrógeno con otras moléculas. Aunque los enlaces individuales son débiles se rompen y se vuelven a formar continuamente la fuerza total de los enlaces que mantienen a las moléculas juntas es muy grande.

+

+

-

+

-

+

-

+

-

Leemos: Según Boyle, bases son aquellas sustancias que presentan las siguientes propiedades: • Poseen un sabor amargo característico.



No reaccionan con los metales.

• Sus disoluciones conducen la corriente eléctrica.



Azulean el papel de tornasol.

• Reaccionan con los ácidos (neutralizándolos)



La mayoría son irritantes para la piel.

• Tienen un tacto jabonoso.



Se pueden disolver.







• Sus átomos se rompen con facilidad Fuerza de una base Una base fuerte es la que se disocia completamente en el agua, es decir, aporta el máximo número de iones OH−. El ejemplo anterior (hidróxido potásico) es de una base fuerte. Una base débil también aporta iones OH− al medio, pero está en equilibrio el número de moléculas disociadas con las que no lo están. Al (OH)3 → ← 3OH− + Al3+ En este caso, el hidróxido de aluminio está en equilibrio (descomponiéndose y formándose) con los iones que genera. Formación de una base Una base se forma cuando un óxido de un metal reacciona con agua: MgO + H2O → Mg(OH)2 Constantes de ionización de bases débiles Base

CColegios olegios

142

amoniaco

La ecuación de ionización ← NH + + OHNH + H O →

anilina

← C6H5NH3+ + OHC6H5NH2 + H2O →

T Trilce rilce





3

2

4





K b 1,8 x 10-5 4,2 x 10-10

Central 6198 - 100

Química Existen sustancias químicas que se encuentran en equilibrio con sus iones en medio acuoso, es decir, utilizan de medio al agua. El equilibrio iónico es un proceso termodinámico que alcanza una reacción reversible con sustancias e iones en medio acuosos, donde la concentración y la temperatura permanecen constantes. Para el instante que se desarrolla el equilibrio iónico existe una constante de equilibrio iónico, representada como Ki. En la reacción: A + H2O ⇔ B+1 + C-1 + -1 Ki = 6B @6C @

6A@

Grado de ionización (a): es la fracción de la cantidad inicial que reacciona, y permite alcanzar el equilibrio iónico. a= Relación entre Ki y a.

cantidad que reaciona x 100 cantidad inicial

Ki =

a6especie @Inicial 1-a

Ácidos fuertes: son aquellos que se ionizan totalmente

Los ácidos sulfúrico (H2SO4), clorhídrico (HCl) y nítrico (HNO3), se denominan ácidos fuertes pues se ionizan completamente en soluciones acuosas diluidas. De la misma forma los hidróxidos de sodio y de potasio se disocian completamente en estas condiciones por lo que se denominan bases fuertes. En los sistemas biológicos estas moléculas aunque importantes, son menos relevantes que los ácidos y bases débiles, que son aquellos que no se disocian completamente en soluciones acuosas diluidas. Estas moléculas representan papeles muy importantes en diversas partes del metabolismo. Para entender esa importancia, primero hay que conocer algunos términos. Ácidos débiles: son aquellos que se ionizan parcialmente a < 100%. Al conjunto de un dador de protones (ácido) y su aceptor de protones (base), se le denomina par ácido-base conjugado: HA+ H2O ⇔ H3O++ A En donde la constante de equilibrio se calcula como:

-

Ki =

6H3 O1 + @6 A1 - @ = ka 6HA @

A esta constante de equilibrio, también se le conoce como constante de disociación o Ka. bases fuertes: son aquellas especies químicas que se ionizan totalmente, es decir, su grado de ionización es 100%. B(OH) → B1+ + x(OH)1La mayoría de hidróxidos actúan como bases fuertes, como por ejemplo NaOH, KOH, Ca(OH)2, Al(OH)3. bases débiles: son aquellas que se ionizan parcialmente a<100%. B + H2O ⇔ BH+ + OH1www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 143

8

U unidad nidad Iiii

En donde la constante de equilibrio iónico se puede expresar como:

6BH+ 1 @6OH1 - @ = Kb 6B @

Ki =

http://estilofemenino.com/wpcontent/uploads/2009/10/JABON.jpg

A esta constante de equilibrio iónico se le denomina constante de basicidad.

Sabías que: El jabón es una sal básica de sodio que neutraliza la acción ácida del sudor. jabón

ÁCiDOs 1

2

3

bAsEs

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

pH

Ácido O

O CH3C CH2C + H+ OH O-

monoprótico ácido acético Ka = 1,74x10-5 M

NH3+H+ Amoniaco

NH4

pKa =1,76

Ka=5,621x1010 M

pKa=9,25 Ácido diprótico ácido carbónico Ka = 1,70x10 M

Carboxilo de la glicina

HCO 3+H+HCO-3

H2CO3+

-4

pKa=3,77

-3

Ka = 4,57x10 M

bicarbonato Ka=6,31x10-11 M

pKa=3,77

NH3 O

NH3 O

NH+ 3

CH3C

CH3C + H+

CH3O

OH

CO23-+H+

O Amino de la

CH3C

O

glicina

O

pKa=2,34

Ka=2,53x10-10 M

pKa=9,5

Ácido triprótico

H3PO4

ácido fosfórico -3

Ka = 7,25x10 M

=

H2PO4+H+

pKa=2,34

HPO4 -

H2PO4 → HPO4+H

1

Ka = 1,38x10-7 M 2

Ka = 3,98x10 3

CColegios olegios

144

T Trilce rilce

-13

M pH

=

PO34- + H+

pKa=12,4

+

pKa = 6,85 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14 Central 6198 - 100

Química Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Todas las bases se totalmente.

Explicación ionizan

II. A mayor constante de acidez , mayor pH. 2. Completa: La ______________ considerada ______________ se ioniza parcialmente aceptando protones del agua. 3. Relaciona: I.

NH3

c)

1,235x10-5

e)

1,288x10-4

d) 2,456x10-5

8. Se prepara una solución de CH3COOH al 6% y densidad de 0,4 g/mL. Hallar el pH de dicha solución. Dato Ki = 1,8x10-5

A. Ácido débil

II. CH3COOH

B. Ácido fuerte C. Ácido débil

Rpta: ______________

a)

0,2

d) 1,33

b) 3,07 e)

c)

2,57

3,34

9. Si el pH de una solución de una solución de A de concentración 0,05 M es 10,3. Determinar la constante de ionización.

3. Para el siguiente proceso: CH3NH2 + H2O ⇔ CH3NH3+1 + OH1¿Quiénes actúan como ácidos?

a)

8x10-7

b) 4x10-5

d) 2,5x10-6 e)

c)

5,6x10-6

5x10-6

Rpta: ______________ 4. Indica el ácido conjugado del amoniaco NH3. Rpta: ______________

a)

5. ¿Cuál es la base conjugada del HCOOH?

6. Hallar el pH de una solución de HNO3 de concentración 0,063 g/L 1

d) 4

b) 2 e)

c)

3

1,288x10-5

www.trilce.edu.pe

d) 1,5%

b) 2,4% e)

c)

3,5%

3,0%

a)

3,00

d) 10,97

b) 3,02 e)

c)

3,05

8,95

5

7. A cierta temperatura el pH de una solución de HCN 0,02 M es 3,3. Hallar la constante de ionización de dicha sustancia. a)

1,2%

11. Determina el pH de una solución de NH 3 0,05 M, si el valor de Ki es 1,8x10-5.

Rpta: ______________

a)

10. Halla el grado de ionización del ácido HNO2 0,02 M. Si el valor de la constante de ionización es 2,5 x 10-5.

b) 1,355x10-4

12. Si una solución de anilina 0,02 M tiene un pH de 8,46. Halla el valor de la constante de ionización. a)

4,16 x 10-10

b) 2,24 x 10-9

c) e)

1,12 x 10-8 1,05 x 10-8

d) 2,36 x 10-10

Quinto año de secundaria 145

8

U unidad nidad Iiii

13. ¿Cuántos gramos de ácido acético se pueden disolver en agua para formar 500 mL de una solución de CH3COOH cuyo pH es igual a 3? Ki = 1,8x10-5 a)

1,2

d) 1,9

b) 1,5 e)

c)

1,7

a)

5,28

d) 6,78

b) 3,56 e)

c) 2,46

8,72

15. El pH de una solución de AB 0,01 M es 10,7. Halla el valor de Ki de HA.

2,5 a)

14. Halla el pH de una solución de NH4Cl 0,05 M. Dato: Ki del NH3 = 1,8 x 10-5

2,5x10-5 b) 1,5x10-5

d) 4x10-10

e)

c)

1x10-14

2x10-9

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición La base conjugada de un ácido débil posee el mismo valor de Ki.

Explicación

II. La reacción entre un ácido débil y una base fuerte produce una sal neutra. a)

2. Completa: El______________ tipo______________ ionizan parcialmente con pH menor de 7. 3. Relaciona correctamente: I.

H2CO3

II. NaOH

A. Ácido débil B. Base débil C. Base fuerte

Rpta: ______________ 4. En el sistema: HCO31- + H2O ↔ CO32- + H3O1+

se

3

d) 12

b) 2 e)

C) 11

10

7. Determina el pH de una solución de CH3COOH 0,02 M/Dato Ki = 1,8x10-5 a)

3,22

d) 1,46

b) 1,35 e)

c)

2,46

4,36

8. Si el pH de una solución de HB 0,05 M es 3,7. Halla el valor de Ki.

Indica las especies que actúan como ácidos. a) Rpta: ______________ 5. Señala la base conjugada del HNO2. Rpta: ______________ 6. Halla el pH de una solución de Mg(OH)2 0,005 M.

CColegios olegios

146

T Trilce rilce

4x10-5

d) 8x10-7

b) 3,5x10-5 e)

c)

8x10-6

2,5x10-7

9. Calcula el grado de ionización de NH3 0,01 M, si el valor de Ki = 1,8x10-5 a)

2,5%

d) 3,5%

b) 4,2% e)

c)

3,8%

4,8%

Central 6198 - 100

Química 10. Halla el pH de una solución de CH3COO Na 0,018 M/Dato Ki del CH3COOH = 1,8x10-5. a)

5,5

d) 7,8

b) 6,5 e)

c)

4,8

6,4

11. ¿Cuántos miligramos de soluto contiene 600 mL de una solución de Mg(OH)2 cuyo pH es 10,3? m.a. (Mg = 24,3, O = 16, H =1) a)

3,0

d) 5,6

b) 3,5 e)

c)

4,8

40,8

d) 30,56

6,25x10-7

b) 2,45x10-6

c)

2,57x10-5

d) 4,35x10-4

e)

2,45x10-5

14. Determina el pH de una solución de A1- 0,01M. Si el pH de una solución de HA 0,01M, es 5,7. 3,3

d) 11,7

b) 41,67 e)

a)

a)

6,8

12. Determinar el volumen de solución que se puede preparar con 6 g de CH3COOH. Si posee un pH de 3,7. Dato: Ki = 1,8x10-5 a)

13. Si el valor de Ki de un ácido es 1,6x10-8. Halla el valor de Ki de la base conjugada.

c)

40,68

20,8

b) 10,7 e)

c)

12,3

10,3

15. A cierta temperatura el valor de pKw=13,9. Calcula el valor de pH, si el valor de la concentración de iones OH1-=2,5x10-6 mol/L. a)

10,8

d) 4,8

b) 12, 3 e)

c)

3,6

8,3

Actividades complementarias

Investiga un poco más: Prepara una solución de NaOH, colocando soda cáustica en agua caliente. Luego adiciona una papa. Espera 10 minutos. ¿Qué sucede?

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ÁCiDO

bAsE

Ácido fuerte

Base fuerte

Ácido débil

Base débil

Quinto año de secundaria 147

celdaS galvÁnicaS http://erenovable.com/wp-content/uploads/2009/09/pilasdehidrogeno.jpg

9

U unidad nidad Iiii

Una pila eléctrica es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica. En la búsqueda de energías limpias, la Universidad de Zaragoza y el Instituto de Nanociencia de Aragón apostarán por las pilas de combustible y por el hidrógeno como la mejor alternativa de calor y de energías limpias.

Actualmente con el desarrollo de nueva tecnología se requiere de nuevas formas de energía. Los celulares, laptop, relojes y calculadoras hacen uso de energía química para desarrollar la energía eléctrica a través de reacciones tipo Rédox. Las celdas galvánicas son dispositivos electroquímicos que constan de dos semi celdas unidas por un tubo doblado en U que contiene una solución gelatinosa de KCl en algas llamada Agar-Agar, llamada puente salino. Cada semi celda posee un electrodo que lleva los electrones hacia un alambre conductor, cuyo potencial se registra en un voltímetro. Cada semireacción de reducción posee un potencial estándar (e) que se obtiene comparando con el potencial de reducción del hidrógeno, que según la IUPAC es 0,00 V. 2H1+ + 2e- ↔ H2 Zn2+ + 2e- ↔ Zn ...... e = + 0,76 V Ag1+ + 1e- ↔ Ag ...... e = + 0,79 V Cu2+ + 2e- ↔ Cu ...... e = + 0,34 V Comparando los potenciales de reducción de varias especies, se reduce el que posee mayor potencial de reducción. Representación gráfica de una celda galvánica.

CColegios olegios

148

T Trilce rilce

Central 6198 - 100

Química Alambre conductor

voltímetro

Ánodo

Cátodo

KNO3(aq)

Zn

Cu

Puente Salino

SO42Zn2+

SO2-4

SO2-4

Zn2+ NO2 Zn2+ NO32+ 2SO4 Zn

K+

SO24K+

Semicelda

Semicelda Esquema de la pila de Daniell

La notación de una celda galvánica es: (-) oxidación // reducción (+) El potencial estándar de una celda se determina como: eºcelda = eºoxidación+ eºreducción

Si las condiciones de P≠1,0Atm y [ ] ≠1,0 M se utiliza la ecuación:

E=

ε-

0, 0592 logQ α

electrodo positivo

Sabías que:

Capa separadora Pasta de cloruro de amonio y cloruro de zinc

Cámara de aire

Zinc

Una pila seca utiliza un electrodo de grafito y una lámina de zinc, que produce 1,5 V de electricidad.

www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe

Mezcla de carbono y dióxido de magneso

Separador

Varita de carbono electrodo positivo

pila seca

http://4.bp.blogspot.com/_pO6_LWzFSx4/S10AlCh0-HI/ AAAAAAAADUo/AWN-UY1j4AQ/s400/pila+seca.gif

Cubierta protectora

Quinto año de secundaria 149

9

U unidad nidad Iiii

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición El potencial de reducción es el mismo que el potencial de oxidación.

Explicación

II. En la celda galvánica los electrones fluyen del ánodo al cátodo.

2. Completa: En una semicelda que contiene un electrodo llamado ______________ experimenta una disminución en la masa, en donde ocurre la ______________.

3. Relaciona:

6. ¿Es posible guardar ácido clorhídrico en un recipiente de Zn metálico?

Fe → Fe3++ 3e-

A. Reducción

II. Cu2++2e- → Cu

B. Oxidación

I.

(Justifica su respuesta) A) Sí, porque ocurre una reacción. B) No, porque no ocurre una reacción.

Rpta: ______________

C) Sí, porque el Zn se oxida. D) No, porque el Zn se oxida. 2+

4. Sabiendo que el potencial de reducción del Zn es -0,76 V. ¿Cuál es el potencial de oxidación del Zn metálico?

(Justifica su respuesta)

5. Teniendo en cuenta los siguientes potenciales: MnO41-+ 8H1++5e- → Mn2++ 4H2O

eº=+1,77 V

1+

-

II. Ag +1e → Ag III. Zn

2+

-

+ 2e → Zn

eº = +0,79 V

MnO41- b) Ag1+

d) H+1

e)

Mn2+

a)

Nada , no hay reacción.

b) El cobre se reduce. c)

La plata se reduce.

d) Los iones Ag+1 oxidan al cobre. e)

La concentración 1,0 M aumenta.

eº = - 0,76 V

¿Cuál es el mejor agente oxidante? a)

No, porque el Hidrógeno se reduce.

7. Se coloca un electrodo de cobre en una solución de AgNO3 1,0 M. ¿Qué sucede?

Rpta: ______________

I.

E)

c)

Zn2+

8. Halla el potencial de reducción de una semicelda que contiene hidrógeno gaseoso a 0,8 atm y además iones H1+ de concentración 0,4 M. a)

-0,01 V b) -0,02

d) -0,04 CColegios olegios

150

T Trilce rilce

e)

c)

-0,03

0,00 Central 6198 - 100

Química 9. Se coloca un electrodo de cobre sumergido en una solución de CuSO4 1,0 M y un electrodo de Zn en una solución de ZnSO4 1,0 M. Se conectan mediante un puente salino y un alambre conductor a un voltímetro. ¿Cuál es el potencial registrado? a)

1,1 V

d) 1,4

b) 1,2 e)

c)

a)

0,8 V

d) 0,5

b) 0,7 e)

c)

0,6

0,4

13. Halla el potencial de reducción del hidrógeno en una solución cuyo pH es igual a 10, con gas hidrógeno a 1,00 atm de presión.

1,3 a)

1,5

0,529 V b) -0,529

d) -0,592

e)

c)

0,592

0,0

10. Determina el potencial de la siguiente celda: 14. Determina el potencial de una celda, formada por dos semi celdas, una con gas hidrógeno a 1,0 atm y otra con un electrodo de plata, sumergido en una solución de AgCl 0,01 M.

Zn/Zn2+ (0,8 M) // Cu2+ (1,6 M)/Cu a)

1,10 V

d) 1,16

b) 1,11 e)

c)

1,14

1,18

a)

11. Si el potencial de la siguiente celda: X/X2+// Ag1+/Ag es 1,56 V. Halla el potencial de reducción de X2+. a)

0,76 V

d) -0,34

b) -0,76 e)

c)

0,34

-1,56

d) 0,68

b) 0,76 e)

c)

0,74

0,78

15. ¿A qué valor de pH debe sumergirse un electrodo de hidrógeno para que el potencial de reducción sea -0,123 V? a)

12. Se coloca un electrodo de plata en una solución de AgNO3 0,05 M. Halla el potencial de reducción de la semicelda.

0,8 V

2,08

d) 2,45

b) 2,34 e)

c)

1,45

1,24

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición El potencial de reducción de un metal siempre es menor de cero.

II. Los valores de potenciales obtienen comparando con potencial del oxígeno.

Explicación

se el

2. Completa: En una semireacción de _____________ el agente reductor experimenta una _____________ de electrones.

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Quinto año de secundaria 151

9

U unidad nidad Iiii

d) La masa del electrodo disminuye.

3. Relaciona: Ag1++1e- → Ag

A. Oxidación

II. Zn → Zn2++2e-

B. Reducción

I.

Rpta: ______________ 4. Si el potencial de reducción del ion Cu2+ es +0,34 V. ¿Cuál es el potencial de oxidación del cobre metálico? Rpta: ______________ 5. Teniendo en cuenta los siguientes potenciales: ¿Quién es el mejor agente oxidante? a)

Zn

d) Ag+1

b) Ag e)

c)

Cu

d) Cu2+

e)

9. Halla el potencial de reducción del hidrógeno en una solución cuya concentración de iones H1+ es 0,01 M y la presión del gas hidrógeno es 1,0 atm. a)

Ag

Ag1+

7. ¿Es posible almacenar una solución de AgNO3 1,0 M en un recipiente de cobre? Sí, hay reacción.

b) Sí, el cobre se oxida. c)

No, el cobre se oxida.

d) Sí, no hay reacción. e)

Sí, se forma iones Cu2+.

8. Se coloca un electrodo de Zn en una solución de HCl. ¿Qué sucede? a)

El Zn se reduce.

b) Se forma iones H+1. c) CColegios olegios

152

T Trilce rilce

1,16 V

d) 1,46

c)

El ión cloruro Cl1- se oxida.

b) -0,118 e)

c)

-0,23

-0,98

10. Se coloca un electrodo de plata en una solución de AgNO3 1,0 M y un electrodo de Zn en una solución de ZnCl2 1,0 M. Se conecta mediante un puente salino, y un alambre conductor externo a un voltímetro. ¿Cuál es el voltaje registrado? b) 1,23

c) 1,56

e) 1,86

11. De la celda galvánica de plata zinc. ¿Cómo fluyen los electrones? a)

Del Zn a la plata

b) De la Plata al Zn c)

a)

-0,34

d) 0,78

a)

Cu2+

b) Zn

Se forma un puente salino.

Zn2+

6. Teniendo en cuenta los potenciales antes mencionados. ¿Quién es el mejor agente reductor? a)

e)

De ión Zn2+ al ión Ag1+

d) Del ión Ag+1 al ión Zn2+ e)

De la plata al ión Zn2+

12. Halla el potencial de la siguiente celda: Cu/Cu2+ (0,01M)// Ag1+ (0,1M) /Ag a)

0,092 V b) 0,31

d) 0,48

e)

c)

0,34

0,45

13. El potencial de la siguiente celda: Zn/Zn2+(1,00M)// X3+(1,00M)/X es 1,76V. ¿Cuál es el potencial de reducción de X3+? a)

1,00 V

d) -0,76

b) -1,00 e)

c)

0,76

-1,2 Central 6198 - 100

Química 14. ¿Cuál es el potencial de reducción del hidrógeno en una solución cuyo pH es 5? a)

-0,06 V b) +0,06

d) +0,30

e)

c)

-0,30

0,00

I.

II. Cargador de Celular III. Pila botón a)

15. De los mencionados. ¿Cuáles son celdas galvánicas?

Acumulador de plomo

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

I y III

Actividades complementarias

Investiga un poco más: En un limón coloca un lamina de zinc y una lámina de cobre, y luego conectalo a una pantalla de calculadora simple. ¿Qué sucede?

CElDAs GAlvÁniCAs

A condiciones estándar

A condiciones no estándar

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Quinto año de secundaria 153

10

U unidad nidad Iiii

http://xochipilli.wordpress.com/tag/bioenergia/

electróliSiS

La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos es aportada por la fuente de alimentación eléctrica.

Cuando se realiza el proceso de recarga en una batería de celular, esta se está convirtiendo en una celda electrolítica. Electrólisis es un proceso electroquímico que consiste en la descomposición de una sustancia química mediante corriente eléctrica de forma continua. Se logra obtener sustancias simples en cada electrodo. Los cationes son atraídos por el cátodo y los aniones son atraídos por el ánodo, ocurriendo en cada electrodo los procesos de reducción y de oxidación Batería o dínamo respectivamente. Corriente

leyes de Faraday

Electrones

Primera ley: “La cantidad de sustancia es directamente proporcional a la cantidad de Ánodo (+) carga suministrada a la celda”. Al paso de un mol de electrones se genera una carga de 96 500 C equivalente a un faraday, logra descomponer un equivalente gramo de sustancia.

Cátodo (-)

(Oxidación)

(Reducción) Aniones (-) Cationes (+)

Dirección de la corriente

CColegios olegios

154

T Trilce rilce

Central 6198 - 100

Química

Leemos: Una batería durante su descarga genera un voltaje de 2,0 V por cada par de placas de plomo y dióxido de plomo sumergido en ácido sulfúrico. Cuando se recarga se convierte en celda electrolítica usando un voltaje superior al voltaje producido . Borne negativo Borne positivo Tapa de salida

Disolución electrolítica

Conector de las células

(ácido sulfúrico diluido)

Electrodo

Revestimiento

positivo

protector

(dióxido de plomo) Separador de la células

Electrodo negativo

una batería

(plomo)

Cloro gaseoso

NaCl derretido Sodio metálico

Electrólisis de cloruro de sodio fundido

+

Cátodo de hierro

Electrólisis del agua acidulada + Hidrógeno Oxígeno

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Quinto año de secundaria 155

10

U unidad nidad Iiii

Nro. de equivalentes =

Q masa = i.t = Nro. de faraday = masa equivalente 96500 96500

Q = Carga (C) i = Intensidad(A) t = Tiempo(s) segunda ley: “Cuando dos o más celdas están conectadas en serie, el número de equivalentes de todas las sustancias son iguales”. Nro. de equivalentesA = Nro. de equivalentesB En la electrólisis de sustancias puras, los cationes son atraídos por el cátodo y los aniones son atraídos por el ánodo. En la electrólisis de sustancias en solución, los cationes del grupo IA no son atraídos por el cátodo, y en lugar se reduce el agua mediante la siguiente semi reacción: 2H2O+2e- → H2 + 2(OH)Y los oxianiones sulfato SO42- y nitrato NO31- no son atraídos por el ánodo, y en lugar se oxida el agua mediante la siguiente semi reacción: 2H2O → O2 + 4H1++ 4e-

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición En la electrólisis de NaCl fundido, se forma sodio en el cátodo.

Explicación

II. En la electrólisis del agua, alrededor del ánodo, se torna ácido. 2. Completa: En la electrólisis de una solución de NaCl, en el cátodo se forma ______________ y en el ánodo se forma ______________. 3. Relaciona respecto a la electrólisis. I.

Cátodo

II. Ánodo

A. Electrodo neutro B. Electrodo negativo C. Electrodo positivo

Rpta: ______________

CColegios olegios

156

T Trilce rilce

Central 6198 - 100

Química 4. Escriba la reacción química que represente la electrólisis de una solución de CuSO4 1,0 M.

a)

Solo I

d) I y II

b)

Solo II

e)

I, II y III

c)

Solo III

Rpta: ______________ 5. ¿Cuántos equivalentes de NaCl se pueden electrolizar con 19 300 C?

11. ¿Qué tiempo debe circular una corriente de 1,93 A sobre una solución de ZnCl2 para depositar en el cátodo una masa de 3,53 g? m.a. (Zn = 65,4, Cl = 35,5)

Rpta: ______________ 6. Halla la masa que incrementa el cátodo al realizar la electrólisis de una solución de CuSO4 1,0 M con 45 600 C. m.a. (Cu = 63,5, S = 32, O =16) a)

15 g

d) 38

b) 17 e)

c)

34

45

m.a. (Ag = 108, Cl = 35,5) 224 mL b) 280 mL

d) 350 mL e)

c)

560 mL

1,0 h

d) 1,7

20,6 A

d) 34,6

d) 30

b) 10 e)

c)

45

1930 C b) 9650

d) 2450

e)

c)

3650

5790

10. Al realizar la electrólisis de una solución de AgNO3 con una corriente de 1,93 A durante una hora, se puede afirmar que: I.

La masa del ánodo no varía.

II. La masa del cátodo aumenta en 7,776 g. III. Se forman 402,3 mL de gas a condiciones normales. ¿Cuáles son correctas? www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe

1,9

b) 25,4 e)

c)

26,8

35,8

a)

3,217 A b) 0,107 e)

c)

96,5

9,33

25

9. ¿Qué carga se requiere para la electrólisis de 500 mL de una solución de H2SO4 0,02 M? a)

1,5

13. Se dispone de 30 celdas conectadas en serie, con soluciones de ZnCl2 0,1 M. Si en la primera celda se forma 3,27 g de Zn en el cátodo durante 50 minutos. ¿Cuál es la intensidad de corriente que pasa por el sistema?

d) 0,311 5

e)

c)

m.a. (Zn = 65,4)

112 mL

8. ¿Cuántos Faraday se requiere para realizar la electrólisis de 5 moles de agua? a)

b) 1,2

12. ¿Cuál es la intensidad de corriente que debe circular sobre 500 mL de una solución de NaNO3 0,02 M? Si después de un tiempo de 2h el volumen disminuye a 482 mL. a)

7. Si al realizar la electrólisis de una solución de AgCl, la masa del cátodo se incrementa en 5,4 g. ¿Qué volumen de gas se libera en el ánodo, a condiciones normales? a)

a)

14. Se tiene dos celdas conectadas en serie, la primera contiene una solución de NaCl, y la segunda contiene una solución de AgNO3. Si en la primera celda se forma 112 mL de gas en el ánodo, a condiciones normales. ¿Cuántos mL de gas se libera en el ánodo de la segunda celda, a las mismas condiciones? a) 224 d) 56

b) 280 e) 336

c)

140

15. Durante la electrólisis del agua acidulada, a ciertas condiciones de presión y temperatura se forma en el cátodo 50 L de gas. ¿Cuántos litros de gas se forma en el ánodo, a las mismas condiciones de presión y temperatura? a)

50

d) 100

b) 25 e)

c)

75

1000

Quinto año de secundaria 157

10

U unidad nidad Iiii

Tarea domiciliaria

Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición La masa que se deposita en el cátodo, es la misma en el ánodo.

Explicación

II. Al paso de 1mol de electrones, se genera 0,5 Faraday.

a)

2. Completa: En la electrólisis de una solución de CuSO4, se forma en el cátodo ______________. Y en el ánodo se forma______________. 3. Con respecto a la electrólisis de una solución de NaCl, relaciona correctamente: I.

Ánodo

II. Cátodo

A. Hidrógeno gaseoso B. Sodio metálico C. Oxígeno gaseoso

VVV

d) VFV

b) VVF e)

c)

VFF

FVF

7. ¿Cuántos Faraday se requiere para la electrólisis de 5 mol de NaCl fundido? a)

2,5

d) 5,0

b) 3,0 e)

c)

4,0

10,0

8. ¿Qué carga se requiere para la electrólisis de 5,85 gramos de cloruro de sodio fundido? m.a. (Na=23, Cl = 35,5)

Rpta: ______________ a) 4. Escriba la reacción química que represente la electrólisis del agua acidulada. Rpta: ______________ 5. Expresa la semireacción que representen el proceso producido en cada electrodo durante la electrólisis de una solución de AgNO3. Rpta: ______________ 6. Coloca con (V) verdadero y (F) falso según corresponda: I.

Durante la electrólisis de sustancias puras, los cationes son atraídos por el cátodo.

II. Al paso de 1 Faraday se logra descomponer un mol de sustancia. III. El proceso electroquímico solo se realiza a condiciones estándar. CColegios olegios

158

T Trilce rilce

96500 C b) 9650

d) 96,5

e)

c)

965

58,5

9. ¿Cuántas horas se requiere para la electrólisis de una solución de ZnCl2, si se forma 6,54 g de masa en el cátodo, al pasar una corriente de 1,93 A? m.a. (Zn = 65,4, Cl = 35,5) a)

1000 s

d) 400 s

b) 2000 s e)

c)

2,8 h

3000 s

10. Halla la masa que se incrementa en el cátodo durante la electrólisis de una solución de ZnCl2 1,0 M, si en el ánodo se libera 224 mL de gas a condiciones normales? m.a. (Zn = 65,4, Cl= 35,5) a)

65,4

d) 261,6

b) 32,7 e)

c)

130,8

138,8 Central 6198 - 100

Química 11. Un cubo de 2,00 cm de lado se desea cubrir con plata metálica mediante un proceso de electrolisis. Se hace circular 1,93 A durante 5 h sobre una solución de AgNO3 1,0 M. ¿Cuál es el espesor de recubrimiento de dicho cubo? m.a. (Ag = 108)

1,6 mm b) 3,2 mm

d) 0,4

e)

c)

0,8

1,0 L

0,2

b) 2,0

d) 4,0

e)

1,33

d) 2,25

b) 2,34 e)

c)

4,5

1,36

a) La concentración disminuye. b) La masa de soluto disminuye.

12. ¿Qué volumen de gas a condiciones normales se obtiene en el ánodo al paso de 9,65 A durante una hora sobre una solución de Na2SO4 1,00 M? a)

a)

14. Al realizar la electrólisis de una solución de Na2SO4 1,0 M. ¿Qué sucede?

Densidad de la plata = 10,8 a)

13. ¿Cuántas moles de agua se pueden descomponer con 4,5 F?

c)

3,0

c) La masa del soluto aumenta. d) Disminuye la cantidad de agua. e) Aumenta la cantidad de agua. 15. Al realizar la electrólisis de una solución de H2SO4 0,001 M. ¿Qué sustancia se obtiene en el cátodo?

5,0 a)

H2

d) SO2

b) O2 e)

c)

Azufre

H2O

Actividades complementarias

Investiga un poco más: Coloca en un vaso con agua, y luego adiciona 2 cucharadas de sal. Introduce dos barras de cobre conectadas a 2,0 V. ¿Qué sucede?

ElECTrÓlisis

Leyes de Faraday

En sustancias puras

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En sustancias en solución

Electrodeposiciones

Quinto año de secundaria 159

química en ProceSoS inórganicoS

http://depa.pquim.unam.mx/qg/images/logo.jpg

11

U unidad nidad Iiii

La química inorgánica se encarga del estudio integrado de la formación, composición, estructura y reacciones químicas de los elementos y compuestos inorgánicos.

Al realizar el estudio de los procesos o cambios que pueda experimentar la materia, nos encontramos con el estado de agregación, los cuales se pueden mostrar en un diagrama de fases. Sin embargo la materia también puede formar mezclas, como suspensiones, coloides o soluciones. La naturaleza de cada material depende de su acción química como ácido, base o especie neutra, que en reacciones reversibles puede alcanzar un sistema en equilibrio químico. Cuando dicha materia se presenta en una reacción tipo Rédox, se presenta una transferencia de electrones, la que establece un proceso electroquímico. (d)

Hilo de cobre Tapón de goma Barra de cobre

Solución sal CuSO4

Tubo metacrilato

Cristales CuSO4 Tapón de madera de balsa

CColegios olegios

160

T Trilce rilce

Central 6198 - 100

Química Se muestra un electrodo de cobre, formado por barra de cobre en una solución con iones de Cu2+. Dicho electrodo se puede usar como ánodo o como cátodo. Hidrogéno

Catalizador (Pt) Cátodo (+) Agua

Ánodo (-)

Membrana electrolito

Electrones protones

Oxígeno

La necesidad de energía en el planeta, ha llevado a utilizar procesos electroquímicos mediante reacciones tipo Rédox. Un ejemplo, que hasta la fecha (año 2010) no es usado es la celda de combustible de hidrógeno, que no hay combustión, pero si produce electricidad, y como producto el agua. H2O(g)

Ánodo (carbón)

Cátodo

poroso + NL O2(g)

H2(g)

Oxidación

Reducción

2H2(g)+4OH (ac)→ 4H2O(l)+4e -

-

Disolución KOH caliente

O2(g) + 4H + 4e- → 2H2O(l)

La celda de combustible produce electricidad, sin llegar a la combustión. La propuesta es colocar a cada llanta de un automóvil, una celda de combustible, y así tener un mayor control en cada neumático.

Sabías que: Las pilas botón de litio, no contienen ni mercurio, ni cadmio, es decir, son una alternativa de producción de electricidad sin contaminar al planeta. www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe

Pilas botón de litio

http://2.bp.blogspot.com/_AXmEfpMyozw/ TLi3Rg6ZRSI/AAAAAAAAAj8/tjlJYJnAHnM/s400/ pilas_boton.jpg

La obtención de hidrógeno se realiza mediante la electrólisis del agua acidulada.

Quinto año de secundaria 161

11

U unidad nidad Iiii

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición En un sólido las fuerzas de atracción entre moléculas son intensas.

Explicación

II. En un diagrama de fases es posible encontrar a un gas a cualquier presión. 2. Completa: Cuando el vapor de agua se______________ la humedad relativa alcanza el valor de ______________. 3. Relaciona: I.

Humo

A. Espuma sólida

II. Neblina

III. En una solución el proceso consiste en una solvatación.

B. Aerosol líquido

a)

C. Aerosol sólido

d) FVF

Rpta: ______________ 4. Escriba el proceso de ionización del ácido nítrico HNO3.

e)

I.

NaCl

Sólido iónico

II. Ag

:

Sólido metálico

III. CO2

:

Sólido molecular

a)

b) Solo II

d) I y II

e)

Solo III

II y III

6. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

En una suspensión se presenta una separación de fases por acción de la gravedad.

II. En un coloide las partículas de la fase dispersa experimentan un movimiento browniano. CColegios olegios

162

T Trilce rilce

e)

c)

0,6

0,5

Dato: Presión de vapor a 25 ºC = 24,8 mmHg a)

c)

VFV

8. Se recogen 298 mL de gas oxígeno sobre agua a 25 ºC y 638,8 mmHg. Si la masa de gas seco es 0,32 g. Halla la humedad relativa.

:

Solo I

c)

FFF

1,2 atm b) 0,8

d) 0,4 5. Se relaciona correctamente:

b) VVF

7. Un tanque de 10 L contiene helio a 0,6 atm y se conecta a un recipiente vacío de 5 L mediante una válvula. Se abre la válvula y el gas circula al recipiente vacío. ¿Qué presión ejerce el gas, si el proceso es isotérmico? a)

Rpta: ______________

VVV

50,6%

d) 71,2%

b) 35,6% e)

c)

59,6%

36,5%

9. Se prepara una solución de HNO3 al 15%. Si la densidad del soluto es 0,98 g/mL. Halla la molaridad. m.a. (H =1, N = 14, O =16) a)

2,65 M

d) 3,56

b) 1,34 e)

c)

2,56

2,38

10. Para el sistema en equilibrio: CO + Cl2 ⇔ COCl2 Central 6198 - 100

Química Las concentraciones son 2 mol/L, 3 mol/L y 6mol/L respectivamente. Cuando se agrega 1mol/L de CO. ¿Cuál es la nueva concentración de COCl2?

13. ¿Es posible guardar una solución de HCl 1,0 M en un recipiente de cobre? a)

Sí, hay reacción.

b) No, hay reacción. a)

6,7

d) 7,2

b) 6,8 e)

c)

6,9

6,5

c)

d) No, se libera gas hidrógeno. e)

11. Halla el pH de una solución de CH3COONa 0,018 M. Dato Ki ( COOH) = 1,8x10 a)

5,5

d) 7,5

-5

b) 8,5 e)

c)

5,9

8,9

9,0

d) 3,7

b) 8,8 e)

Sí, no ocurre rédox.

14. Determinar el potencial de reducción de un electrodo con gas hidrógeno a 1,0 atm en una solución con iones hidrógeno H1+ 0,01M. a)

0,00 V

d) -0.567

12. A cierta temperatura el valor de pKw= 13,8 A esa temperatura la concentración de iones H1+ es 1,0x10-5 mol/L. Halla el valor de pOH. a)

No, el recipiente se oxida.

c)

7,8

8,5

b) -1,87 e)

c)

-1,237

-0.118

15. Se realiza la electrolisis de Al2O3 fundido mediante una corriente de 20,65 amperios durante 5 horas. ¿Qué masa de aluminio se obtiene? m.a. (Al = 27, O =16) a)

34,666 g b) 0,0456

d) 6,789

e)

c)

1,235

0,897

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición En el estado líquido las moléculas se mueven en línea recta.

Explicación

II. En el punto crítico solo puede existir sólido o líquido. 2. Completa: En el punto ______________ es posible encontrar a los tres estados de agregación, para una misma ______________. 3. Relaciona: I.

Espuma

II. Mantequilla

A. Aerosol sólido B. Emulsión C. Esponja

Rpta: ______________ www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 163

11

U unidad nidad Iiii

4. Escribe la ionización de KNO3 en medio acuoso. Rpta: ______________

a) 0,654 atm b) 0,345 d) 0,243 e) 0,675

5. Elije la opción correcta: I.

En una suspensión las partículas de la fase dispersa son de mayor tamaño que las partículas de la fase dispersa que un coloide.

II. El efecto Tyndall se puede apreciar en coloides opacos. III. Las soluciones se logran mediante un proceso de dilución. a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c) Solo III

I y III

6. A cierta temperatura la solubilidad de BaCO3 es 12,3. Halla la molaridad de dicha solución saturada, si su densidad es 0,86g/mL. m.a. (Ba = 137, C = 12, O = 16) a)

0,126 M b) 0,478

d) 0,567

e)

c)

0,345

0,678

100 K

d) 10000

b) 1000 e)

c)

0,456

10. Se agrega 400 mL de agua a 600 ml de una solución de HCl al 3,65% en masa y densidad 0,76 g/mL. Halla la molaridad de la solución final. a)

0,254 M b) 0,234

d) 0,567

e)

c)

0,456

1,234

11. Para el sistema en equilibrio N2O4 ⇔ 2NO2 la presión parcial del NO2 es el doble de la presión de N2O4. Halla la presión total en el equilibrio, si el valor de Kp es 4,00. a)

1,00 atm b) 2,00

d) 3,60

e)

c)

3,00

4,5

12. Indica el desplazamiento de la reacción por cada efecto, aplicada al sistema en equilibrio: 2CO + O2 ⇔ 2CO2 + Calor

7. Un gas ideal experimenta un proceso isocórico, cuando la temperatura se incrementa en 200 ºC, la presión aumenta en 20%. ¿Cuál es la temperatura inicial del gas ideal? a)

9. Una mezcla de gases formada por N y O2 tiene una masa molar de 29,82 g/mol. Halla la presión parcial del nitrógeno gaseoso, si la presión total es 1,2 atm.

c)

10

1200

I.

Aumento de la presión.

II. Aumento de la temperatura. III. Aumento de oxígeno gaseoso. a)

Directa, directa, inversa

b) Directa, inversa, inversa c)

8. Se recoge 200 mL de N2 sobre agua a 20 ºC y 644 mmHg. Si la humedad relativa es 80%. Hallar la masa de gas seco.

Inversa, inversa, inversa

d) Directa, inversa, directa e)

Inversa, directa, inversa

Dato: Presión de vapor a 20 ºC = 19,8 mmHg a)

0,128

d) 0,456

b) 0,192 e)

0,367

c)

0,278

13. Halla el pH de una solución de NaOH 0,002M. a)

12,3

d) 8,7 CColegios olegios

164

T Trilce rilce

b) 11.3 e)

c)

10,7

9,3 Central 6198 - 100

Química 14. Hallar el potencial de reducción del hidrógeno cuando se encuentra sumergido en una solución con pH igual a 5, y gas hidrógeno a 0,8 atm. a)

-0,285 V b) -0,293

d) -0,117

e)

c)

15. ¿Cuántas horas se requiere para la electrólisis de una solución de NaCl con 1,93 A, si en el ánodo se libera 224 mL de gas a condiciones normales?

-0,215

a)

-0,178

1,3

b) 2,6

d) 0,54

e)

c)

0,27

0,36

Actividades complementarias

Investiga un poco más: ¿Es posible lavar los aros deportivos de magnesio, con agua oxigenada?

MATEriA

Sustancia química

Estados de agregación

Mezcla

Suspensiones Coloides Soluciones

Procesos químicos Equilibrio químico Neutralización Reducción - oxidación

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Quinto año de secundaria 165

Unidad I

Química I V orgánica

UNIDAD Materiales modernos

¿Cómo funciona un televisor LCD? Pues la base de su funcionamiento hay que buscarla en los cristales líquidos, elementos que se coloca entre dos capas de cristales polarizados. Cada píxel de la pantalla podríamos decir que incluye moléculas helicoidales de cristal líquido, que es un material especial que comparte propiedades de un sólido y líquido. En ello se basa su funcionamiento.

televisores CRT tradicional. Al menos en el tema de los fósforos que generan la luz.

En los televisores de plasma partimos de unos paneles de cristal divididos en celdas y que contienen una mezcla de gases nobles que cuando excitamos con electricidad, se convierte en plasma y los fósforos comienzan a emitir luz. He aquí la principal diferencia con los televisores LCD. En el caso de los plasmas, la luz la contienen ellos, no proviene de otro lugar, como pasa con la retro iluminación Como vemos en la imagen de arriba, un televisor LCD está formado por de los televisores LCD. Esto nos da como resultado más inmediato la las siguientes partes: principal característica de los televisores de plasma: el negro intenso • Reflectores y fuente de luz (fluorescentes o más recientemente que consiguen, todavía inalcanzable para la tecnología LCD. LEDs) Los televisores de plasma también están formados por píxeles. A su vez, cada píxel dispone de tres celdas separadas en cada una de • Paneles polarizados. las cuales hay un fósforo de color distinto: rojo, azul y verde. Estos • Cristal frontal. colores se mezclan para crear el color final del píxel. • Panel de cristal líquido. El funcionamiento por medio de fósforos de las pantallas de plasma, •

Filtro de color RGB.

Como ya sabrás, los televisores LCD no generan luz propia, que debemos aplicar nosotros. Por eso decimos que tiene una retro iluminación o fuente de luz fija, que ilumina esos cristales líquidos, y que en origen eran lámparas fluorescentes de cátodos fríos (CCFL), pero que poco a poco se va basando en diodos LED, lo que conlleva, entre otras cosas, una mejor eficiencia energética. Ahora bien, ¿como podemos variar la cantidad de luz que pasa a través de esas moléculas de cristal líquido? Pues se logra aprovechando que podemos polarizar o más sencillo, orientar sus moléculas simplemente aplicando una determinada corriente eléctrica. Esto podemos aplicarlo a cada uno de los píxeles. Por lo tanto, cuando esas moléculas de cristal líquido son excitadas con electricidad, reaccionan a la misma permitiendo el paso de más o menos luz. Una vez estudiado el funcionamiento básico de los televisores LCD, nos fijamos en cómo generan las imágenes los televisores de plasma, pues podremos comprender mejor las diferencias entre ambas tecnologías, y por qué posteriormente escogeremos una u otra tecnología como mejor en diferentes especificaciones. Todo proviene de su funcionamiento. Pero, ¿cómo funciona un televisor de plasma? Pues aunque parezca mentira, y al contrario que los LCD, funcionan de manera similar a los

nos ofrece una serie de ventajas (mejor contraste y tiempo de respuesta muy rápido) pero también son la fuente de sus principales inconvenientes. Así, al estar basada la tecnología en fósforo, la exposición prolongada de una imagen estática durante un largo periodo de tiempo puede provocar un marcado en la pantalla muy molesto. Si siempre tiende a marcarse la misma zona, se podría producir lo que se denomina quemado de la pantalla. Además, los fósforos tienden con el tiempo a agotarse y apagarse, lo que nos deja un tiempo de vida de las pantallas de plasma más reducido que en el caso de la tecnología LCD, como veremos en la comparativa. El descenso en calidad de imagen suele ser progresivo. Por último decir que debido al funcionamiento del plasma que se basa en gases, la altitud les afecta directamente, y aunque no debe ser el caso de la inmensa mayoría, cuidado con los televisores de plasma en grandes altitudes porque pueden llegar incluso a no funcionar.

Aprendizajes esperados Comprensión de información • Establecer las propiedades y características del carbono y de los compuestos orgánicos. •

Revisar las reglas para dar nombre y fórmula de los compuestos orgánicos.



Aplicar las fórmulas para describir todos los posibles compuestos orgánicos.



Establecer lazos entre la química y la ecología.



Determinar las propiedades de los materiales modernos.

Indagación y experimentación

Colegios

Trilce 166



Reconocer y analizar a una sustancia orgánica mediante análisis químico.



Realizar mediciones de masas y volúmenes.



Determinar el uso de materiales modernos. Central 6198 - 100

1

Química

http://www.heraldo.es/uploads/imagenes/bajacalidad/_material_bidimensional_ grafeno(7530799)_b3ef0226.jpg

Carbono

Los científicos rusos Andre Geim (Andréi hasta antes de recibir la ciudadanía holandesa) y Konstantín Novosélov, que tiene doble nacionalidad, rusa y británica, han conseguido el Premio Nobel de Física 2010 por los "experimentos realizados con el material bidimensional grafeno". Así lo anunció en Estocolmo la Real Academia de Ciencias de Suecia. Ambos trabajan en la Universidad de Manchester.

La Química Orgánica es la ciencia que estudia todos los compuestos relacionados al carbono. Sin embargo no todas las sustancias que contienen carbono son orgánicas como por ejemplo monóxido de carbono CO, dióxido de carbono CO2, ácido carbónico H2CO3, bicarbonato HCO31- , y los carbonatos CO32-. El origen de la química orgánica El término “química orgánica" fue introducido en 1807 por Jöns Jacob Berzelius, para estudiar los compuestos derivados de recursos naturales. Se creía que los compuestos relacionados con la vida poseían una “fuerza vital” que les hacía distintos a los compuestos inorgánicos, además se consideraba imposible la preparación en el laboratorio de un compuesto orgánico, lo cual se había logrado con compuestos inorgánicos. En 1823, Friedrich Wöhler, completó sus estudios de Medicina en Alemania y viajó a Estocolmo para trabajar bajo la supervisión de Berzelius. Urea En 1928, Wöhler observó al evaporar una disolución de cianato de amonio, la formación de unos cristales incoloros de gran tamaño, que no pertenecían al cianato de amonio. El análisis de los mismos determinó que se trataba de urea. La transformación observada por Wöhler convierte un compuesto inorgánico, cianato de amonio, en un compuesto orgánico, la urea, aislada en la orina de los animales. www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 167

1

Unidad IiV

http://www.planetatodo.com.ar/gas01.jpg

Leemos: Los combustibles fósiles Se llaman combustibles fósiles a aquellas materias primas que se han formado a partir de las plantas y otros organismos vivos que existieron en tiempos remotos en la Tierra. El carbón en todas sus variedades, el petróleo y el gas natural son algunas de las distintas formas de presentarse de estos productos.

El carbón, el lignito y la turba, por ejemplo, tienen su origen en los restos oceánicos de árboles y plantas de bosques que se hundieron en el agua de pantanos, se Planta de gas natural para calefacción hogareña. pudrieron como consecuencia de la acción del agua y las bacterias, se fueron cubriendo poco a poco de capas sucesivas de fangos que solidificaron y se convirtieron en rocas. El petróleo, por su parte, procede probablemente de la composición bacteriana de restos animales y vegetales (principalmente plancton) en grasas, que existían en las proximidades de lagos y mares.

Al depositarse en el fondo de estos, o al ser cubiertos por las aguas, lo fueron también por capas de sedimentos, descomponiéndose y dando origen a productos combustibles en estado líquido, como el petróleo o el gas natural. El carbón, el petróleo y el gas natural son compuestos orgánicos, formados fundamentalmente por hidrocarburos. A partir de ellos se obtienen otros combustibles derivados y subproductos que son luego empleados como materias primas en diversos procesos químicos orgánicos. Carbón y sus derivados Posiblemente el primer combustible fósil utilizado por el hombre fuera la turba, primera fase en la formación del carbón. Los yacimientos de turba se hallan en los pantanos, en zonas con unas determinadas condiciones climáticas y topográficas, ya que el suelo debe ser capaz de retener el agua en la superficie o cerca de ella, y la temperatura debe ser tal que no se produzca una evaporación y una putrefacción rápida (entre 5 y 9 °C). Por eso existen yacimientos de turba en zonas templadas del norte de Europa. Como consecuencia de la propia temperatura del interior de la Tierra y de la presión ejercida por las capas de arena y lodo acumuladas sobre la turba, primero se formó el lignito, sustancia blanda de color marrón, que es considerada como carbón a medio formar. Posteriormente, este se fue transformando en hulla o carbón bituminoso, que es el más abundante y utilizado en la actualidad, y finalmente la hulla se transformó en antracita, el carbón de formación más reciente. En función de las características de cada zona, evidentemente, existen yacimientos de los cuatro tipos de carbón. Las distintas clases de carbón están formadas por carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno, además de otros elementos, como por ejemplo el azufre. En las sucesivas etapas de formación de los distintos tipos de carbón, el contenido en carbono fue aumentando en detrimento de los otros componentes, desde el 50% inicial de la turba (el más antiguo) hasta casi el 95% que pueden tener algunos tipos de hulla. Cualquier compuesto que contenga más de un 95% de carbón puede considerarse carbono puro o grafito, y solo arde a temperaturas muy elevadas, por lo que no tienen aplicación como combustible doméstico. Fuente: http://www.portalplanetasedna.com.ar/combustibles.htm

Este experimento fue la confirmación experimental de que los compuestos orgánicos también pueden sintetizarse en el laboratorio. Propiedades del carbono 1. Tetravalencia: debido a su cantidad de electrones en el nivel más externo, el carbono tiene valencia igual a cuatro.

H C

C H

CColegios olegios

168

T Trilce rilce

H H

H H C H H C H

C

H H H

H H

C C

C

H H H

cada línea es una valencia

C

entral 6198 - 100 Central

Química 2. Autosaturación: el carbono se puede enlazar consigo mismo formando una variedad de compuestos orgánicos.

C

C

• Concatenación: el carbono es capaz de formar cadenas extensas de varios átomos de carbono, como en la formación de polímeros.

n 3. Covalencia: el carbono debido a su electronegatividad al enlazarse consigo mismo o con otro elemento lo hace mediante enlace covalente. Enlace C-C

Tipo de enlace Simple

hibridación

C=C

Doble

C≡C

Triple

sp2 sp

sp3

• Alotropía: el carbono se presenta en la naturaleza en dos formas cristalinas, grafito y diamante.

(b)

(a)

Sabías que: Los azúcares son hidratos de carbono generalmente blancos y cristalinos, solubles en agua y con un sabor dulce.

www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe

Azúcar

http://wapedia.mobi/thumb/4d8e504/es/ fixed/470/313/Sugar_2xmacro.jpg?format=jpg

(d)

(c)

Quinto año de secundaria 169

1

Unidad IiV

Compuestos Orgánicos: son sustancias químicas que contienen principalmente cuatro elementos: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Los compuestos orgánicos son combustibles y se descomponen con facilidad. Existen compuestos orgánicos naturales y compuestos orgánicos sintéticos, hechos en laboratorio. Formas de representación de un compuesto orgánico I.

Forma desarrollada: muestra todos los enlaces entre átomos de carbono o con cualquier elemento.

II. Forma semidesarrollada: muestra solamente los enlaces dobles y/o triples entre átomos de carbono. A cada átomo de carbono se le asocia los demás elementos enlazados a él. III. Forma global: muestra el total de átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno o cualquier otro elemento. IV. Forma topológica: a cada átomo de carbono con sus respectivos átomos de hidrógeno, se le representa mediante un punto o vértice. Y a cada enlace se le representa mediante una raya o línea. Si existe otro elemento extraño se le representa con su símbolo y su enlace. H H

C

H

H

H

H

C

C

H

H H

Metano CH4

Etano C2H6

CH3

CH2 CH2 CH3

H

CH2

H

H

H

H

C

C

C

H H

H

H

H

H

H

H H

C

C

C

Butano C4H10

CH3

(CH2)3 CH3

pentano C5H12

CH

CH3

CH

CH3

Isobutano C4H10 CH3

CH3

CH3

H

H H

H H

Propano C3H8

C

CH3

CH2

CH3 CH

CH3

CH3

CH3

isopentano C5H12

neopentano C5H12

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I. II.

Proposición Todos los compuestos con carbono son orgánicos.

Explicación

Los compuestos orgánicos solo se obtienen de la naturaleza.

2. Completa: El principal elemento en ______________ es el ______________. 3. Relaciona: I.

Enlace simple

II. Enlace doble

CH3 A. sp

H 3C

2

B. sp

170

CH3

CH2

2,2,4 - Trimetilhexano a)

3y2

d) 4 y 1 T Trilce rilce

CH

CH3

Rpta: ______________

CColegios olegios

CH2

CH3

C. sp3

4. Determine el número de carbonos primarios y secundarios en el siguiente compuesto:

C

b) 4 y 5 e)

c)

5y1

2y3 entral 6198 - 100 Central

Química 5. Indique la hibridación del carbono en el siguiente compuesto: HOCH2 O OH

a)

sp

H H

H H

HO

OH

b) sp2

d) sp y sp2 e)

c)

12

d) 36

e)

sp3

c)

24

48

CH2-CH3 CH3- CH2- CH = C - C - CH2 - CH3 H HC ≡ C - CH2 10

d) 23

b) 12 e)

c)

16

8. Indique la atomicidad del siguiente compuesto: HOCH2 O H HO CH2OH

HO a)

6

d) 16

e)

c)

14

24

9. El compuesto mostrado CH3-(CH2)n - CH3 tiene una masa molar de 58 g/mol. Halla el valor de n. a)

2

d) 5

b) 3 e)

d) Concatenación

e)

Alotropía

Diamante

III. Carbón I y II

d) Solo I

b) II y III e)

c)

I y III

Solo II

12. Se relaciona correctamente: I.

C – C : sp3

II. C=C :

sp

III. C=C : sp2 a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

II y III

13. La molécula de un compuesto orgánico contiene seis átomos de carbono unidos por enlace simple formando una cadena cerrada. Si uno de los carbonos se une al oxígeno por enlace doble y el resto se satura de hidrógeno. ¿Cuál es la atomicidad del compuesto? a)

15

b) 16 e)

c)

17

20

14. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

Todos los compuestos orgánicos son combustibles.

III. Los compuestos orgánicos poseen mayor punto de fusión y de ebullición que los compuestos inorgánicos. a)

VVV

d) VFF c)

4

6

10. ¿Qué propiedad del carbono explica la variedad de compuestos orgánicos?

b) VVF e)

c)

VFV

FFF

15. Una cadena carbonada contiene cinco átomos de carbono en cadena abierta, unidos por enlace simple. ¿Cuántos átomos de hidrógeno se requiere para su saturación? a)

10

d) 16 www.trilce.edu.pe

II. Grafito

II. Existe más compuestos orgánicos que inorgánicos.

H

b) 12

Autosaturación

d) 19

27

HO H

c)

a)

7. Determina el número de enlaces tipo sigma y tipo pi en el compuesto mostrado:

a)

b) Covalencia

I.

sp y sp3

b) 18

Tetravalencia

11. De los mostrados, ¿cuáles son variedades alotrópicas del carbono?

6. Señale la atomicidad del siguiente compuesto orgánico: OH H CH2OH H HO O H HO H H OH a)

a)

b) 12 e)

c)

14

18 Quinto año de secundaria 171

1

Unidad IiV

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I. II.

Proposición El carbono solo posee una valencia.

Explicación

La hibridación del carbono permite conocer la forma geométrica.

2. Completa: La Química ______________ estudia la mayoría de compuestos relacionados al ______________. 3. Relaciona: I.

Enlace triple

A. sp

7. ¿Cuántos carbonos primarios posee el compuesto mostrado? CH3

B. sp2

II. Enlace doble

H3C - C - CH2 - CH2

C. sp3

CH3

Rpta: ______________ 4. Una molécula de un compuesto orgánico contiene 5 átomos de carbono en cadena cerrada unidos por enlace simple. Uno de los carbonos se une mediante enlace doble al oxígeno y el resto se satura de hidrógeno. ¿Qué hibridación poseen los átomos de carbono? a)

sp

b) sp2

d) sp y sp2 e)

c)

sp3

sp2 y sp3

CH2OH O H

H

a)

12

d) 18

b) 14 e)

OH c)

16

23

CColegios olegios

172

T Trilce rilce

b) 12 e) 28

e)

c)

18

c)

6

2

8. El siguiente compuesto orgánico: CH3 - (CH2)n - CH3 Tiene una masa molar igual a 86 g/mol. ¿Cuál es el valor de n? a)

2

b) 3 e)

c)

4

7

9. Halla el valor de la masa molar para el compuesto: CH2OH O O H HOCH2 H H H

a)

O

H H

6. Señala la atomicidad del siguiente compuesto: H CH2OH O HO H H HO OH OH H H a) 6 d) 24

b) 5

d) 3

HO

H H OH OH H

4

d) 5

5. ¿Cuántos enlaces tipo sigma posee el siguiente compuesto:

HO

a)

CH3

OH

H HO

180 g/mol b) 200

d) 456

HO CH2OH H c)

342

e) 467

10. ¿Cuántos enlaces tipo sigma y tipo pi posee el siguiente compuesto: O H C H - C - OH H - C - OH CH2OH entral 6198 - 100 Central

Química a)

9y1

d) 16 y 1

b) 15 y 1 e)

c)

¿Cuáles son correctas?

14 y 1

17 y 1

a)

11. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

Existen infinitas variedades alotrópicas del carbono.

II. Todo compuesto orgánico es combustible. III. El carbono solo presenta hibridación tipo sp. a)

VVV

d) FFF

b) FVF e)

c)

VFF

tiene

e)

c)

Solo III

II y III

13. ¿Cuántos enlaces tipo sigma y Pi posee la siguiente molécula CH3CH3? a) 2 d) 6

a) 3 d) 8

La fórmula desarrollada de un compuesto orgánico permite conocer el nombre químico.

II. Un compuesto orgánico formulas globales.

d) I y II

b) Solo II

b) 3 e) 8

c)

4

14. El compuesto formado CH3-(CH2)n-CH3 posee 31 enlaces tipo sigma. ¿Cuál es el valor de n?

FFV

12. De las proposiciones: I.

Solo I

varias

III. La fórmula semidesarrollada de un compuesto orgánico asocia a cada carbono los demás elementos enlazados.

b) 5 e) 10

c)

7

15. ¿Qué enlace explica la elevada dureza del diamante? a)

Iónico

d) Dipolo

b) Covalente c) e)

Dativo

Puente hidrógeno

Actividades complementarias

Investiga un poco más: Coloca en un tubo de ensayo una muestra de azúcar y caliéntala. ¿Qué observas?

CARBONO

Compuestos orgánicos

Fórmulas de representación

www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 173

HidroCarbUros aCíCliCos http://1.bp.blogspot.com/_4R9L0m05fDU/SYB9yLWaMOI/AAAAAAAAABA/pEAvxpJO6L0/ s320/20080122003314_refineria33%5B1%5D.jpg

2

Unidad IiV

Una refinería es una planta industrial destinada a la refinación del petróleo, por medio de la cual, mediante un proceso adecuado, se obtienen diversos combustibles fósiles capaces de ser utilizados en motores de combustión: gasolina, gasóleo, etc. Además, y como parte natural del proceso, se obtienen diversos productos tales como: aceites minerales y asfaltos.

Los hidrocarburos son compuestos binarios que contienen principalmente carbono e hidrógeno en una proporción que depende del tipo de enlace entre átomos de carbono y el tipo de cadena.

Hidrocarburos

Alifáticos

Alcanos

CColegios olegios

174

T Trilce rilce

Alquenos

Aromáticos

Alquinos

entral 6198 - 100 Central

Química

Destilación de petróleo La destilación, comúnmente llamada columna de destilación, donde debido a la diferencias de volatilidades comprendidas entre los diversos compuestos hidrocarbonados va separándose a medida que se desplaza a través de la torre hacia la parte superior o inferior. El grado de separación de los componentes del petróleo esta estrechamente ligado al punto de ebullición de cada compuesto. El lugar al que ingresa el petróleo en la torre o columna se denomina "Zona Flash" y es aquí el primer lugar de la columna en el que empiezan a separarse los componentes del petróleo.

20 ºC 150 ºC

200 ºC

300 ºC

370 ºC Los compuestos más volátiles, es decir, los que tienen menor punto de ebullición, ascienden por la torre a través de platos instalados en forma tangencial al flujo de vapores. En estos platos se instalan varios dispositivos llamados "Copas de Burbujeo", de forma similar a una campana o taza, las cuales son instaladas sobre el plato 400 ºC de forma invertida. Estas copas tienen perforaciones o Horno de espacios laterales. El fin de las copas de burbujeo, o simplemente copas, es la de hacer condensar cierto destilación porcentaje de hidrocarburos, los más pesados, y por consiguiente llenando el espacio comprendido entre Destilación del petróleo las copas el plato que lo sostiene, empezando de esta crudo manera a "inundar" el plato. La parte incondensable, el hidrocarburo volátil, escapará de esa copa por los espacios libres o perforaciones con dirección hacia el plato inmediato superior, en el que volverá a atravesarlo para entrar nuevamente en las copas instaladas en dicho plato, de manera que el proceso se repita cada vez que los vapores incondensables atraviesen un plato. Al final, en el último plato superior, se obtendrá un hidrocarburo "relativamente" más ligero que los demás que fueron retenidos en las etapas anteriores, y que regularmente han sido extraídos mediante corrientes laterales. En la primera extracción, primer plato, o primer corte, se puede obtener gas, gasolina, nafta o cualquier otro similar. Todo esto dependerá del tipo de carga (alimentación a la planta), diseño y condiciones operativas de los hornos que calientan el crudo, y en general de la planta. Los siguientes, son los derivados más comunes que suelen ser obtenidos en las torres de destilación. Todos ordenados desde el compuesto más pesado al más ligero: 1.

Residuos sólidos

2.

Aceites y lubricantes

3.

Gasóleo y fueloil

4.

Queroseno

5.

Disolventes

6.

GLP (Gases licuados del petróleo)

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Crude_Oil_Distillation-es.svg

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Quinto año de secundaria 175

2

Unidad IiV

Los hidrocarburos de cadena abierta o acíclicos pueden ser: I.

Alcanos o parafinas: son hidrocarburos estables que presentan enlace simple entre átomos de carbono solamente. Enlace

Hibridación sp3

C-C

Fórmula global

Nomenclatura

CnH2n+2

Cadena principal …ano

En el compuesto:

Radical …il 1 2 3 4 5 6 7

1

8 El nombre será: 3,6 - Dimetiloctano

2 3 4 5 6 7

El nombre será: 3,5 - Dietil- 2,6 - dimetilheptano

En cadenas ramificadas, se identifica la cadena principal, y los carbonos que quedan fuera se consideran radicales. Luego se enumera la cadena principal por el extremo más cercano a un radical, los cuales se nombran en orden alfabético, indicando su posición en la cadena principal. Los alcanos se obtienen principalmente por destilación del petróleo, los cuales pueden ser gaseosos, líquidos o sólidos, de acuerdo al número de átomos de carbono. La gasolina es un producto principal de la destilación del petróleo, formado principalmente de n-heptano y 2,2,4-trimetilpentano.

Destilación del petróleo

Fracción

Punto de Ebullición /(ºC)

Cantidad de átomos de carbono en la cadena

Hasta 40

1-5

Gas licuado

40 - 180

6 - 10

Combustibles

180 - 230

11 - 12

Calefacción doméstica (parafina)

130 - 305

13 - 17

Motores diesel y hornos a petróleo

305 - 405

18 - 25

Lubricantes de motores

405 - 515

26 - 38

Cremas

Sobre 515

39

Usos

Gas Gasolina (Bencina)

Querosene

Aceites ligeros Aceites pesados Vaselina Alquitranes y asfaltos CColegios olegios

176

T Trilce rilce

Pavimento

entral 6198 - 100 Central

Química El gas natural es otra fuente de alcanos, contiene principalmente metano, etano, propano y butano. En el Perú se le conoce como gas de Camisea. II. Alquenos u olefinas: son hidrocarburos más reactivos que los alcanos debido al enlace doble entre átomos de carbono. Enlace

Fórmula global

Hibridación

C=C

CnH2n

sp2

Nomenclatura Cadena principal …eno Radical…enil

En los alquenos se identifica la cadena principal ya que posee el enlace doble, y el resto de carbonos se considera radicales. Se enumera la cadena por el extremo más cercano a la posición del enlace doble. El compuesto: CH3 (1)

CH3 - CH = CH - CH - CH - CH3 1

2

3

4

5

CH3

6

El nombre será: 4,5 - dimetil - 2 - hexeno CH3 (2)

CH3 - CH = C - CH - CH3 CH2 - CH3 3,4 - dimetil - 2 - hexeno CH3 CH3

(3)

CH3 - CH = CH - CH - CH - C - CH3 CH2

CH3

CH3 4 - etil - 5,6,6 - trimetil - hepteno Los alquenos experimentan reacciones de adición, como por ejemplo, la hidrogenación y la halogenación, reacciones de oxidación y de polimerización. III. Alquinos o acetilénicos: son hidrocarburos más reactivos que los alquenos debido a la presencia de enlace triple entre átomos de carbono. Enlace

Hibridación

C≡C

Fórmula global CnH2n-2

sp

Nomenclatura Cadena principal…ino Radical…inil

En el compuesto: CH - CH3 CH3 - CH2 - CH = C - C - CH2 - CH3 HC ≡ C - CH3

CH2 = CH - C ≡ C - CH2 El nombre será: 1 - penten - 3 - ino

El nombre será: 3-etil-4-(2-propinil)-2,4-heptadieno. www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 177

Sabías que: El petróleo se denomina aceite de piedra u oro negro, debido a que es un líquido que se obtiene bajo tierra, y su valor se incrementa a medida que aumenta su demanda.

http://zaragozaciudad.net/posindustrial/ upload/20080506100756-pozoz.jpg

2

Unidad IiV

Yacimiento de petróleo

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Los hidrocarburos son compuestos ternarios.

Explicación

II. El gas natural contiene principalmente pentano. 2. Completa: Los ______________ contienen principalmente carbono e hidrógeno, que se obtienen principalmente del ______________. 5. Determina el número de carbonos primarios y secundarios en el compuesto 3-etil-2,3dimetilpentano.

3. Relaciona: I.

Alcano

A. sp B. sp2

II. Alqueno

C. sp3

a)

Rpta: ______________ 4. Indica los nombres compuestos:

d) 5 y 2 de

CH3 a)

H3C - C - CH2 - CH3 CH3

H H3C - C - CH2 - C - CH3 CH2

CH3

Rpta: ______________ CColegios olegios

178

T Trilce rilce

5y1

6y2

a)

Cloro pentano

b) 2-cloro-2-metilpentano Cloruro de pentilo

e)

3-cloro-2-metilpentano

CH3

CH3

CH3

siguientes

e)

c)

d) 1-cloro-2-metilpentano

b) H3C - C - CH2 - CH2

c)

los

b) 5 y 2

6. ¿Cómo se denomina el compuesto que se obtiene al tratar 2-metilpentano con cloro gaseoso y radiación ultravioleta?

c)

CH3 CH3

5y3

7. Indica el nombre de: CH3 CH3 - CH = CH - CH - CH - C - CH3 CH3 CH2 CH3 CH3 entral 6198 - 100 Central

Química a)

5-etil-4,6,6-trimetil-2-hepteno

11. Se relaciona correctamente:

b) 5-t-butil-4-metil-2-hepteno c)

I.

3-etil-2,2,4 –trimetil-5-hepteno

CH3CH3 : etano

d) 3-t-butil-4-metil-5-hepteno

II. CH2=CH2: etileno

e)

III. CH ≡ CH: acetileno

2-hexeno

a) 8. ¿Cuántos de los siguientes compuestos están nombrados correctamente? CH3 CH3

CH3

1 2 3 4 5 6

CH3

1 2 3 4 5 6 7 CH3

2,4-Dimetihexano 8 7 6 5 4 3 2

1

e)

c)

Solo III

I , II y III

12. Indica el nombre de CH ≡ CCH2C(CH3)3 a)

4,4-dimetil-1-pentino

b) 2,2-dimetil-4-pentino c) e)

CH2 Br

2,3-dimetil-1-pentino

6 - Etil - 3 - metilnonano 0

d) 3

b) 1 e)

3,4-dimetil-2-pentino

13. ¿Qué compuesto se obtiene al tratar acetileno con agua?

2-Bromo-4etil-7-metiloctano 1 2 CH2 3 4 5 6 H 3C 7 CH3 8 9 a)

d) I y II

b) Solo II

d) 3,4-dimetil-1-pentino

CH3

H 3C

2,3,6-Trimetiheptano

Solo I

c)

2

4

a)

CH3CHO

b) CH3CH2OH

c)

CH3COOH

d) CH3-O-CH3

e)

CH3OH

14. Un alqueno de masa molar de 84 g/mol. ¿Cuántos átomos de carbono posee? a)

9. Con respecto al compuesto 2-metil-3-hexeno ¿cuántos átomos posee la molécula?

4

d) 7

b) 5 e)

c)

6

8

15. Con repecto al acetileno, se puede afirmar que: a)

20

d) 23

b) 21 e)

c)

22

24

10. ¿Qué compuesto se obtiene al tratar 2-metil-1buteno con HCl? a)

Cloruro de butilo

b) 2-cloro-2-metilbutano c)

I.

Posee atomicidad igual a cuatro.

II. Es más reactivo que el etileno. III. Experimenta reacciones de adición. ¿Cuáles son correctas? a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

I , II y III

1-cloro-2-metilbutano

d) 3-cloro-2-metilbutano e)

Cloruro de isobutilo

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Quinto año de secundaria 179

2

Unidad IiV

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Los alquenos son más reactivos que los alcanos.

Explicación

II. En un alquino solo existe enlace triple.

2. Completa: Los _________________ presentan enlace simple solamente, entre los átomos de ______________. 3. Relaciona:

7. Indique el nombre del siguiente compuesto? CH3

I.

A. CH2=CH2

Alcano

B. CH ≡ CH C. CH3CH3

II. Alqueno

Rpta: ______________

Cl

Cl CH2

CH3

CH3 3,4,4-tricloro-5,5-dietil-6,7-dimetiloctano

b) 5,5,6-tricloro-4,4-dietil-2,3-dimetiloctano c)

Tricloro isobutiloctano

d) 4,5,5-tricloro-2,3-dietel -2,4 dimetiloctano

CH3

CH3

CH3

CH3 - CH2 - CH - C - C - CH2 - C - CH3

a)

4. Indica el nombre del compuesto mostrado:

Cl CH2

e)

CH3 - C - CH2 - CH - CH3

Tricloruro de isobutilo y terbutilo

CH3

Rpta: ______________

8. La molécula de un alqueno posee atomicidad igual a 18. ¿Cuál es su masa molar?

5. Determine el número de carbonos primarios en el compuesto 2,2,3-trimetilhexano.

a)

72 g/mol b) 78

d) 92 a)

1

d) 4

b) 2 e)

c)

18

5

d) 21

CColegios olegios

180

T Trilce rilce

b) 19 e)

22

84

108

3 9. Al tratar al etileno con agua en medio de ácido sulfúrico. ¿Qué compuesto se obtiene?

6. ¿Cuántos enlaces tipo sigma posee un alcano de masa molar igual a 84 g/mol? a)

e)

c)

c)

20

a)

CH3CHO

b) CH3CH2OH

c)

CH3-O-CH3

d) CH3COOH

e)

CH3COCH3

entral 6198 - 100 Central

Química II. Posee atomicidad igual a cuatro.

10. Señala el nombre de CH3C ≡ CC(CH3)3

III. Experimenta reacciones de adición. a)

2,2-dimetil-3-butino

¿Cuáles son correctas?

b) 4,4-dimetil-2-butino c)

a) Solo I d) I y II

3,3,4-trimetil-2-butino

d) 2,3-dimetil-1-pentino e) 4,4-dimetil-2-pentino

21

b) 10

d) 14

e)

c)

del

I. 12

a)

b) VVF e)

c)

VFF

FFF

15. De los mencionados, ¿cuáles tienen naturaleza ácida?

cloruro de isobutilo

13. Con respecto al etileno: I.

VVV

d) FVF

1,1-dicloro-3-metilbutano

son

III. Todos los hidrocarburos experimentan reacciones de adición.

3-metilbutano

d) 4,4-dicloro-2-metilbutano e)

Los alcanos son más reactivos que los alquenos, debido a su enlace simple entre átomos de carbono.

II. Los alquenos y los alquinos hidrocarburos insaturados.

18

b) 1,2-dicloro-3-metilbutano c)

Solo III

siguiente

12. ¿Qué compuesto se obtiene al tratar 3-metil-1buteno con cloro gaseoso? a)

c)

14. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda:

11. Determina la atomicidad compuesto: 3-etil-1-penteno a)

b) Solo II e) I y III

Es un hidrocarburo insaturado.

I. CH3CH3

II. CH2=CH2

a)

b) Solo II

Solo I

d) I y II

e)

III. CH ≡ CH c)

Solo III

I y III

Actividades complementarias

Investiga un poco más: Coloca en un matraz, un pequeño trozo de carburo de calcio y agrega lentamente y con sumo cuidado gotitas de agua. ¿Qué sucede?

Alquenos Hidrocarburos insaturados HIDROCARBUROs ACÍClIClOs

Hidrocarburos saturados

www.trilce.edu.pe

Alquinos

Alcanos

Quinto año de secundaria 181

HidroCarbUros aliCíCliCos http://organica.fcien.edu.uy/gf/benceno.jpg

3

Unidad nidad IiV U

El benceno es un hidrocarburo aromático poliinsaturado de fórmula molecular C6H6, con forma de anillo (se le llama anillo bencénico, o aromático, ya que posee un olor característico) y puede considerarse una forma poliinsaturada del ciclohexano.

Leemos: La molécula de benceno fue descubierta por Faraday en 1825, quién aisló por primera vez a partir del gas de alumbrado el compuesto, de fórmula empírica CH. Será Mitscherlich quién logró medir su masa molecular a partir de su presión de vapor, estableciéndola en 78 u, lo que correspondía a una fórmula molecular C6H6. El compuesto se había obtenido de la goma benjuí, lo que llevó a que se denominase bencina, y posteriormente benceno. Inicialmente se propusieron formas abiertas (alifáticas) para la cadena de benceno, con dos triples enlaces, sin embargo los datos experimentales que se obtenían a partir de sus reacciones eran contradictorios con estos modelos abiertos, dado que presentaba un número inusualmente bajo de isómeros. Así por ejemplo, la monobromación del compuesto presentaba un único isómero, al igual que ocurría con la nitración. Por otro lado no respondía a las adicciones habituales de nucleófilos a enlaces múltiples. Histórica Molécula de Benceno: Claus (1867), Dewar (1867), Ladenburg (1869), Armstrong (1887), Thiele (1899). Esto llevó a que se propusieran diversas estructuras para comprender estos hechos, como la de Dewar, la de de Klaus o la de Kekulé. Sin embargo la estructura de Kekulé, seguía presentando una incompatibilidad con la bibromación 1,2 de la molécula dado que deberían formarse dos isómeros, (isómeros ortobencénicos) uno de ellos con el bromo sobre un doble enlace y el otro con ambos bencenos sobre un enlace simple. Esto llevó a Kekulé a proponer que el benceno alternaba entre dos formas, en las que los enlaces cambiaban continuamente de posición, por lo que únicamente se detectaría un isómero. Resonancia del Benceno: la representación de los tres dobles enlaces se debe a Friedrich Kekulé, quien además fue el descubridor de la estructura anular de dicho compuesto y el primero que lo representó de esa manera. De todas formas, fue el Premio Nobel de Química, Linus Pauling quien consiguió encontrar el verdadero origen de este comportamiento, la resonancia o mesomería, en la cual ambas estructuras de Kekulé se superponen. Normalmente se representa como un hexágono regular con un círculo inscrito para hacer notar que los tres dobles enlaces del benceno están deslocalizados, disociados y estabilizados por resonancia. Es decir, no "funcionan" como un doble enlace normal sino que al estar alternados, esto es, uno sí y uno no, proporcionan a la molécula sus características tan especiales. Cada carbono presenta en el benceno hibridación sp2. Estos híbridos se usarán tanto para formar los enlaces entre carbonos como los enlaces entre los carbonos y los hidrógenos. Cada carbono presenta además un orbital Pz adicional perpendicular al plano molecular y con un electrón alojado en su interior, que se usará para formar enlaces pi. Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Benceno_resonancia.png CColegios olegios

182

TTrilce rilce

Central 6198 - 100

Química Los hidrocarburos alicíclicos son compuestos orgánicos de cadena cerrada, formada por átomos de carbono, y saturada de átomos de hidrógeno. Se representan por figuras geométricas planas; sin embargo las estructuras son más complejas. Los hidrocarburos alicíclicos pueden ser: I.

Ciclo alcanos: poseen solo entre átomos de carbono enlaces simples. Enlace C-C

Hibridación

Fórmula global

sp3

CnH2n

Nomenclatura Cadena principal ciclo…ano Radical: Ciclo…il

CH2 CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

Ciclobutano

Ciclopropano CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2 CH2

CH2 CH2

CH2 CH2

Ciclohexano

Ciclopentano

1,2 dimetil ciclobutano La estructura sencilla del ciclo hexano mediante un hexágono regular, es una representación plana; sin embargo su representación puede ser tipo bote o silla. II. Ciclo alquenos: poseen algún enlace doble entre átomos de carbono. Son más reactivos que los ciclo alcanos, experimentando reacciones de adición. Enlace C=C

Hibridación

Formula global

sp2

CnH2n-2

Nomenclatura Cadena principal: Ciclo….eno Radical Ciclo…enil

CH3 - CH - CH3

CH2 = CH - CH2 - CH=C - C - C ≡ C - CH3 1

2 3

Su nombre es: 6-(3-ciclopentenilideno)-5-isopropil-1,4-nonadieno-7-ino III. Hidrocarburos aromáticos: son compuestos orgánicos que contienen enlaces dobles alternados en su cadena cerrada, y experimentan el fenómeno de resonancia, es decir, deslocalización de los electrones que forman el enlace tipo π. El principal compuesto aromático es el benceno. El benceno es un líquido incoloro, insoluble en agua, de menor densidad que se obtiene por destilación de alquitrán de hulla. El benceno presenta una molécula plana que contiene 6 átomos de carbono, con electrones moviéndose a través de ellos. www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe

Benceno C 6H 6

Quinto año de secundaria 183

3

Unidad IiV

Principales derivados del benceno

Posición de sustitución orto meta

Benceno

para 2

6 3

5 4

Fenil o Fenilo CH3

OH

CH3

NH2

CH3

CH3 CH3 CH3

(o) xileno Tolueno CHO

Benzaldehido

Fenol COOH

CH3 (r) xileno

(m)xileno

Anilina

CH3

NO2

NO2

O2N

NO2

Ácido benzoico Nitrobenceno

Trinitrotolueno (TNT)

Sabías que:

La sucrosa (o sacarosa), es el azúcar común refinado de la caña de azúcar y la remolacha azucarera. La sucrosa es el carbohidrato principal del azúcar moreno, del azúcar tamizado, y de la melaza. La lactosa está formada por una molécula de glucosa y otra de galactosa. La intolerancia de lactosa es causada por una deficiencia de enzimas (lactasas) que desdoblan la molécula de lactosa en dos monosacáridos. La inhabilidad de digerir la lactosa resulta en la fermentación de este glúcido por bacterias intestinales que producen ácido láctico y gases que causan flatulencia, meteorismo, cólico abdominal, y diarrea. El yogur no causa estos problemas porque los microorganismos que transforman la leche en yogur consumen la lactosa.

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I. II.

Proposición Los ciclo alcanos contienen de dos más átomos de carbono en su cadena. Los ciclo alquenos experimentan reacciones de adición.

2. Completa: Los hidrocarburos ______________ se presentan mediante figuras poligonales, los cuales pueden ser ciclo alcanos ______________ y ______________. CColegios olegios

184

T Trilce rilce

Explicación

3. Relaciona: I.

CnH2n

II. CnH2n-2

A. Ciclo alcano B. Aromático C. Ciclo alqueno

Rpta: ______________ entral 6198 - 100 Central

Química 4. Nombra el siguiente compuesto:

II. El ciclo hexeno posee mayor atomicidad del ciclo hexano.

CH3 CH2 CH3 CH2 CH2 a)

C

III. El estireno es un derivado del ciclo alcano.

CH2

CH2

a)

CH

d) FVF

CH3

2-etil-2,3-dimetil ciclo hexano

b) 1-etil-1,3-dimetilciclohexano c)

5. Un ciclo alcano tiene atomicidad igual a nueve, ¿cuántos enlaces tipo sigma posee? b) 6

d) 12

e)

c)

9

8

b) 16

d) 22

e)

c)

14

26

c)

B. 3

2

CH=CH2

CH3

2-metilciclohexeno 1-vinil-3-metilbenceno 3-metil-1vinilbenceno

11. Al tratar el ciclo buteno con cloro gaseoso. ¿Qué compuesto se obtiene? a) c)

NH2

1,2-diclorociclobuteno cloro ciclo buteno

d) cloro ciclo butano 1,2-dicloro butano

12. De los mencionados, ordena de menor a mayor atomicidad:

aminobenceno (anilina)

OH

1

d) 3-metilestireno

e) metibenceno (tolueno)

FFF

b) 1,2-diclorociclobutano

7. ¿Cuántos están bien nombrados? CH3

VFF

b) 3-metilbenceno

e)

14

6. En el compuesto 3-etilciclohexeno. ¿Cuántos átomos posee la molécula? a)

c)

estireno

1-etil-1,3-dimetilbenceno

3

e)

CH=CH2

A. a)

a)

b) VFV

10. Teniendo en cuenta el nombre anterior mencione el nombre del compuesto indicado:

3-etil-1,3-dimetil ciclo hexano

d) 2-etil-1,3-dimetilciclohexano e)

VVV

COOH

I.

Ciclo hexano

II.

Ciclo hexeno

III. Tolueno hidroxibenceno (fenol)

a)

0

d) 3

ácido fenilmetanoico (ácido benzoico)

b) 1 e)

c)

2

4

8. En el compuesto 2-metilestireno. ¿Cuántos enlaces tipo pi posee? a)

2

d) 5

b) 3 e)

c)

4

6

9. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

El orto xileno y el tolueno son derivados y sustituidos del benceno.

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a)

I, II, III

d) III, II ,I

b) II, III, I e)

c)

I, III, II

III, I, II

13. De las proposiciones: I.

El benceno es más reactivo que el ciclo hexeno.

II. Los hidrocarburos aromáticos experimentan reacciones de adición. III. Los ciclo alcanos se representan por figuras planas. ¿Cuáles son correctas? a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

II y III Quinto año de secundaria 185

3

Unidad IiV

14. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

Los hidrocarburos aromáticos presentan en su estructura molecular enlaces simples solamente.

II. La hidrogenación de un ciclo alqueno produce un ciclo alcano. III. Los hidrocarburos aromáticos son similares a los ciclo alquenos.

a)

VVV

b) VVF

d) FVF

e)

c)

VFV

FFF

15. Dibuja la estructura del tolueno y determina el número de enlaces tipo sigma: a)

12

b) 13

d) 15

e)

c)

14

17

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Los alcanos y los ciclo alcanos tienen la misma fórmula global.

Explicación

II. Los alquenos y los ciclo alquenos tienen átomos con la misma hibridación. 2. Completa: Los hidrocarburos ______________ pueden ser ciclo alcanos, ______________ y aromáticos, que se pueden representar mediante figuras geométricas.

6. Un ciclo alcano tiene masa molar de 70 g/mol ¿Cuál es el número de átomos de carbono? a)

CH3- CH2 CH2- CH3 a)

1,3-dietil ciclo butano

b)

1,3-dietilciclohexano

c)

1,3-dietilciclopentano

d) 6

A.

C.

e)

2,3-dimetil ciclo pentano I.

4. Indique la atomicidad del tolueno:

d) 16

e)

c)

15

4

d) 0

CColegios olegios

186

T Trilce rilce

b) 6 e)

12

7

B.

CH3

xileno

CH3 CH3

c)

1

2 3

CH3 CH3

1,2-dimetiltolueno

II. 2,3-dimetiltolueno III. 3-metilxileno a)

17

5. ¿Cuántos enlaces tipo sigma posee el ciclo butano? a)

5

CH3

Ciclo pentilo butano

b) 14

e)

c)

tolueno

d)

12

b) 4

7. De acuerdo a la notación mostrada, indica el nombre del tercer compuesto:

3. Indica el nombre de:

a)

3

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

II y III

8. Indique el nombre del siguiente compuesto: CH3CH (C6H5) CH=CHCH3

8 a)

4-fenil-2-buteno b) 3-fenil-2-buteno

c)

4-fenil-1-buteno d) 3-fenil-1-buteno

e)

4-fenil-2-penteno entral 6198 - 100 Central

Química 9. Al tratar el ciclo penteno con HCl. ¿Qué compuesto se forma? a)

12. De las proposiciones: I.

Cloro ciclo penteno

una

estructura

II. El tolueno y para xileno tienen la misma fórmula global.

b) Cloruro de fenilo c)

El benceno presenta molecular plana.

Cloro ciclo pentano

d) 1,2-diclorociclopentano

III. El ciclo hexano tiene una presentación plana molecular en un sistema hexagonal.

e)

¿Cuáles son correctas?

ciclo hexano

a)

10. Se relaciona correctamente: I.

Ciclo butano :

C 4H 8

II. Ciclo penteno:

C 5H 8

III. Tolueno

C 7H 8

a) I y II d) Solo I

:

b) II y III e) I, II y III

c)

I. C6H6

I y III

a)

Los ciclo alcanos experimentan reacciones de adición.

III. El benceno se obtiene por destilación del petróleo. VVV

d) FVF

b) VVF e)

e)

c)

Solo III

I y III

13. ¿Cuáles representan fórmulas de compuestos orgánicos?

c)

II. C6H12

I y II

b) I y III

d) Solo I

e)

III. C7H8 c)

II y III

I, II y III

14. La hidrogenación del ciclo buteno produce…. .

II. Los ciclo alquenos son más reactivos que los hidrocarburos aromáticos.

a)

b) Solo II

d) I y II

11. Indica con (V) verdadero y (F) falso según corresponda: I.

Solo I

a)

Ciclo butano

b) Benceno

c) e)

Ciclo hexano Tolueno

d) Metil ciclo propano

15. ¿Cuántos enlaces tipo pi posee la molécula del 1,3,5-trivinil benceno?

VFV

a)

FFF

3

b) 4

d) 6

Actividades complementarias

e)

c)

5

9

Investiga un poco más: En un recipiente coloca agua y luego agregue un cuarto de kilogramo de garbanzos. Déjelo reposar durante 10 horas. Retire el agua y con la ayuda de mondadientes establezca una estructura similar al ciclo hexano, recordando que cada carbono se representa mediante un tetraedro. ¿Qué estructura resulta?

HIDROCARBUROs AlICÍClICOs

Hidrocarburos alifáticos

Ciclo alcanos www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe

Ciclo alquenos

Hidrocarburos aromáticos

Benceno y derivados

Quinto año de secundaria 187

FUnCiones orgániCas http://www.myautomovil.com/uploads/img/1903-etanol-1-ok.jpg

4

Unidad IiV

Un estudio de las universidades de British Columbia y de Wisconsin sugiere que el apresuramiento de Estados Unidos por producir etanol con base en el maíz como combustible alternativo contribuirá a agravar la situación del contaminado Golfo de México.

Leemos: Los primeros registros de una bebida alcohólica tienen más de 3 000 años. El registro más antiguo que se conoce sobre el alcohol son unas tablillas cuneiformes del siglo XXII antes de Cristo y se refieren a la cerveza. Pero en el siglo XVIII a.C., el código de Hammurabi, el libro de leyes más antiguo que se conoce, tiene una ley dedicada a regular la actividad de los bares de la época. En el artículo 108 dice: “si una tabernera rebaja la calidad de la bebida, será ejecutada arrojándola al río”. En la antigüedad la iglesia era la única responsable de crear y distribuir la cerveza, por eso crearon esta ley porque creían que los bares o tabernas le hacían la competencia.

http://3.bp.blogspot.com/_3OZD7LTRcH0/ TEjamc279OI/AAAAAAAAACE/KKIoxucprnM/ s1600/alco.jpg

La historia del alcohol

A mediados de esa época la cerveza se hacía: llenaban una cubeta de madera con agua y le ponían adentro un pan casero, tapaban la cubeta con un trapo y la dejaban reposar por un mes. El proceso es fácil, el pan tiene levadura y eso era lo que generaba la cerveza. El consumo de alcohol en occidente siguió estable durante casi un milenio hasta que en la edad media, se destila alcohol mediante un alambique lo que modifica totalmente los hábitos europeos respecto al trago. Aunque los griegos, los romanos y también los árabes conocían los alambiques, le dieron otros usos. Fueron monjes medievales los que comenzaron a refrigerar por medio de una serpentina y esto permitió la destilación de los primeros licores. La facilidad de su elaboración y la alta graduación alcohólica produjeron una difusión en todo el mundo sólo comparable a la que produjo el tabaco al ser traído de América. El acqua vitae o agua de la vida se comienza a fabricar en toda Europa. En pocos años, muchos cereales y frutos fueron convertidos en alcohol y se comenzaron a producir casi todos los licores que hoy se conocen. Su uso inicial como medicamento da paso a su uso recreativo y se crean bebidas cada vez más sofisticadas. También en América, los europeos comienzan a destilar licores con plantas locales como la caña de azúcar, el pulque y el mezcal, siendo varias de estas bebidas las principales armas de la conquista. Los pueblos aborígenes que no estaban acostumbrados al alcohol, sucumben en forma general. Un problema que aún subsiste.

CColegios olegios

188

T Trilce rilce

entral 6198 - 100 Central

Química Se denomina función orgánica al elemento o grupo de elementos que le da propiedades especiales al compuesto orgánico. En todos los compuestos orgánicos se debe tener en cuenta la valencia de cada elemento: C:4

H:1

O:2

N:3

Halógeno

S:2

P:3

Cl , Br, I: 1 Si la función contiene oxígeno en su estructura es oxigenada y si tiene nitrógeno se denomina nitrogenada. Función orgánica

Grupo funcional

Nomenclatura

Ejemplo

Alcohol

R-OH

….ol

CH3OH metanol

Aldehído

R-CHO

….al

CH3CHO etanal

Cetona

R-CO-R

…ona

CH3COCH3

cetona

Propanona

Ácido….oico

CH3COOH

Ácido carboxílico

R-COOH

Ácido Etanoico éter

R-O-R

Éster

R-COOR

Éter…. …

CH3-O-CH3

oxi…

Éter dimetilico

….oato

CH3COOCH3 Etanoato de metilo

Sal orgánica

R-COOM

….oato de M

CH3COOAg Acetato de plata

Jabón

R-COONa

….oato de sodio

C15H31COONa

R-COOK

..oato de potasio

Hexadecaonato de sodio C11H23COOK Dodecanoato de potasio

Amina

R-NH2

….amina

CH3NH2 Metilamina

Amida

R-CONH2

….amida

CH3CONH2 Etano amida

Sabías que: Siempre son convenientes para su uso por parte de poblaciones numerosas de mujeres. Con el fin de producir un fármaco que se puediera tomar en forma oral, se tuvo que modificar el anillo de cinco miembros del esteroide con un grupo etino. La HO noretindrona es una de las progestinas de uso más común en la "minipildora" La combinación de un estrógeno con una progestina aumenta la eficiencia de anticoncepción hasta más del 99%. Dos estrógenos de uso común con el mestranol y el etinil estradiol. www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe

H 3C

OH

Estradiol (un estrógeno)

H 3C

CCH3

CH3

O

Progesterona (una progestina) Quinto año de secundaria 189

4

Unidad IiV

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. Todos los compuestos con grupo OH son alcoholes.

Explicación

II. La oxidación de un alcohol primario produce una cetona. 2. Completa:

6. La oxidación de un alcohol primario produce un….

Los alcoholes son compuestos ______________ que contienen carbono, ______________ y ______________. 3. Relaciona: I.

Alcohol

II. Aldehído

A. R-CHO B. R-OH C. R-COOH

Rpta: ______________

a)

Aldehído

b) Cetona

c)

Ácido carboxílico

d) Éter

e)

Éster

7. La oxidación de 2-butanol produce ….. a)

2-butanona

b) butanal

c) e)

ácido butanoico buteno

d) butano

4. Indica el nombre del siguiente compuesto: CH3CH=CHCH (OH) C (CH3)3 a)

2,2-dimetil-3-hexeno-2-ol

8. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

b) 2,2-dimetil-4-hexeno-3-ol c)

3-etil-3-hexeno-3-ol

d) 2,2,3-trimetil-2-hexeno-2-ol e)

3-etil-2-hexeno-3-ol

5. Los siguientes compuestos: I.

CH3CH2-O-CH2CH3

II. CH3CH2NH2 III. CH3COCH3

III. El alcohol isobutílico es un alcohol secundario. a)

VVV

d) FVF

b) VVF e)

c)

VFF

VFV

9. De las proposiciones: I.

Los aldehídos y las cetonas poseen el mismo grupo funcional.

II. La oxidación de un aldehído produce una cetona.

a)

III. El benzaldehído es un aldehído aromático.

c)

Éter-amida-ácido Éter-amina-ácido

d) Éter-amina-cetona e) 190

II. El formol es un alcohol primario.

Representan a:

b) Alcohol-amina-cetona

CColegios olegios

La oxidación de un alcohol secundario produce una cetona.

T Trilce rilce

Éster-amida-aldehído

¿Cuáles son correctas? a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

I y III entral 6198 - 100 Central

Química 13. En la estructura de una grasa saturada. ¿Qué función orgánica se encuentra?

10. Se relaciona correctamente: I.

CH3COOCH3: Éster

a)

II. CH3COONa : Jabón III. CH3COOH a)

Solo I

d) I y II

: Ácido carboxílico

b) Solo II e)

c)

Solo III

I y III

11. Indica un alcohol terciario: I.

2-metil-1-butanol

II. 3-metil-2-pentanol

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

II y III

d) Amina

d) 52

b) 48 e)

Alcohol

Aldehído

14. Indica el nombre de CH3CH=CHCH2CHO a)

2-pentenal

b) 3-pentenal

c)

acetona

d) etenal

e)

formol

I.

El metanol es un alcohol de consumo humano.

III. La glicerina es una grasa saturada. a)

49

e)

c)

II. La acetona es un disolvente de esmalte de uñas.

12. En el Peptadecaonato de potasio, ¿cuántos átomos existen? a)

b) Éster

15. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda:

III. 2-metil-2-hexanol a)

Éter

C) 50

VVV

d) FVF

b) VFF e)

c)

FFV

FFF

53

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Todos los compuestos con grupo -CHO son aldehídos.

Explicación

II. La oxidación de un aldehído produce un ácido carboxílico.

2. Completa: Las cetonas son compuestos ______________ que se obtienen de la oxidación de un alcohol ______________.

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Quinto año de secundaria 191

4

Unidad IiV

9. De las proposiciones:

3. Relaciona: I.

Cetona

II. Ácido carboxílico

A. R-CO-R

I.

B. R-COONa

II. El formol es una solución de metanal

C. R-COOH

III. La hidratación de acetileno produce etanal

Rpta: ______________

El fenol es un alcohol aromático

¿Cuáles son correctas? a)

4. Indica el nombre de:

Solo I

d) I y II CH3CH=CHCH2OH

b) Solo II e)

c)

Solo III

II y III

10. Se relaciona correctamente:

a)

2-buteno-2-ol

b) 2-buteno-4-ol

c)

3-buteno-2-ol

d) 2-buteno -1-ol

e)

etanol

I.

CH3COCH3: acetona

II. CH3COOH : ácido acético III. CH3CH2NH2: glicerina

5. El siguiente representa a:

compuesto

CH3CH2COOK

a)

Solo I

d) I y II a)

Jabón

b) Grasa

c) e)

Ester Ácido carboxílico

d) Sal orgánica

6. La oxidación de etanol produce ….. a)

Etanal

b) eteno

d) Etanoico e)

c)

etano

b) Solo II e)

c)

Solo III

I,II y III

11. Indica un alcohol secundario: I.

2-metil 1-butanol

II. 2-metil-2-butanol III. 3-metil-2-butanol

Etino a)

7. En el siguiente compuesto:

Solo I

d) I y II

Ácido- 2,3-dimetilbutanoico

b) Solo II e)

c)

Solo III

II y III

12. ¿Cuántos átomos posee el octadecanoato de sodio?

¿Cuántos enlaces tipo pi posee? a) a)

0

d) 3

b) 1 e)

c)

2

Alcohol b) Aldehído c)

d) Éter

CColegios olegios

192

T Trilce rilce

e)

d) 53

b) 56 e)

c)

54

52

4

8. La hidratación de un alqueno produce ….. a)

55

Amina

Cetona

13. Indique un jabón duro: a)

KOH

b) NaOH

c) e)

C15H31COONa CH3COONa

d) C17H35COOK

entral 6198 - 100 Central

Química 15. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda:

14. Indica el nombre de: CH3CH=CHCOOH a)

I.

Ácido 2-butenoico

b) Ácido 3-butenoico c)

II. La fermentación de la glucosa produce etanol.

Ácido butanoico

d) Ácido oxálico e)

La oxidación de un alcohol primario produce una cetona.

III. La hidratación de etileno produce etanol.

Ácido acético a)

VVV

b) VVF

d) FVF

e)

c)

VFV

FVV

Actividades complementarias

Investiga un poco más: En un matraz coloque cáscaras de naranja completamente lleno y luego vierta alcohol, tape y coloque una manguera hacia un tubo de ensayo. Caliente hasta la ebullición y luego enfríalo con un trapo húmedo. ¿Qué se obtiene en el tubo de ensayo?

FUNCIÓN ORGÁNICA

Función nitrogenada

Función oxigenada

Alcohol

www.trilce.edu.pe

Éster

Aminas

Quinto año de secundaria 193

isomería http://www.inta.gov.ar/rafaela/info/documentos/tambo_experimental/mini_ plantaquesera_milko_02.jpg

5

Unidad IiV

La isomería cis-trans (o isomería geométrica) es un tipo de estereoisomería de alquenos y cicloalcanos. Se distingue entre el isómero cis, los que sustituyen están en el mismo lado del doble enlace o en la misma cara del cicloalcano, y el isómero trans, los que están en el lado opuesto del doble enlace o en caras opuestas del cicloalcano.

En Química Orgánica, es común que varios compuestos orgánicos presenten la misma fórmula global, a dichos compuestos se les llama isómeros. Los isómeros son compuestos orgánicos con la misma fórmula global, pero con diferentes propiedades físicas o químicas, y con diferente nombre químico. La isomería se divide en: I.

Isomería estructural: aquella que posee variación en el plano del compuesto. Los isómeros estructurales pueden ser: 1. De cadena: cuando varía la secuencia de carbonos en el compuesto, como por ejemplo: CH3CH2CH2CH3

CH3 CH CH3 CH3

n-butano

Isobutano

2. De posición: cuando varía la ubicación de un enlace doble, triple, radical, grupo funcional… CH2=CHCH2CH2CH3 1 - penteno

CH3CH=CHCH2CH3 2 - penteno

3. De función: cuando cambia el grupo funcional en la estructura del compuesto orgánico. CH3CH2CH2COOH Ácido butanoico

CColegios olegios

194

T Trilce rilce

CH3CH2COOCH3 Propanoato de metilo

entral 6198 - 100 Central

Química

Leemos: Proteínas y aminoácidos Las proteínas son macromoléculas de alto peso molecular formadas por H carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. El contenido de nitrógeno de muchas proteínas es de 16 %, porque la cantidad de proteína se puede O H estimar multiplicando el contenido de nitrógeno por 6,25 (100/16). H Algunas proteínas pueden contener azufre, hierro, cobre, magnesio, fósforo N C C (fosfóproteínas), glucidos (glucoproteínas), lípidos (lipoproteínas), ácidos H O R nucleicos a (nucleoproteínas). Tienen pesos moleculares que varían de 6 000 a 7 000 000, por hidrólisis liberan aminoácidos, que se pueden considerar como los sillares primarios de las moléculas proteicas. El alfabeto de la molécula proteica está constituido por 20 aminoácidos, que se pueden ordenar para formar un polipéptido, de hasta mil aminoácidos de largo. Los aminoácidos poseen un grupo carboxilo (-COOH) y un grupo amino (-NH2) sobre el carbono a (central) y una cadena lateral o grupo R (resto o residuo) de aminoácidos. Cuando los cuatro sustituyentes sobre el carbono central son diferentes se dice que el carbono es asimétrico y permite la existencia de isomeros ópticos. Existen dos posibles disposiciones de los átomos enlazados al carbono a (central) en los aminoácido, aunque solamente la estructura L, se encuentra en las moléculas proteicas. La imagen óptica de la estructura L, el isomero D, se puede hallar en la naturaleza, pero nunca en proteínas típicas. Sin embargo, los D-aminoácidos se encuentran naturalmente en antibióticos y paredes celulares de bacterias. A los aminoácidos (A-A) se les ha asignado un símbolo formado por tres letras, que se emplean para designar la composición y la secuencia de A-A en las cadenas polipeptídicas. La forma más significativa de clasificación de los diversos A-A se basa en la polaridad del grupo R, cuando se hallan en disolución acuosa a pH 7,0. Las cadenas laterales hidrofóbicas apolares apenas son solubles en agua, mientras que las cadenas laterales hidrofilicas sí lo son. Las cadenas laterales hidrofílicas a su vez se clasifican en neutras, ácidas y básicas. En las proteínas las cadenas hidrofílicas se encuentran expuestas al agua, mientras que las hidrofóbicas se hallan ocultas en el interior de la molécula proteica. Aminoácidos con cadenas laterales hidrofóbicas apolares Alanina, Valina, Leucina, Isoleucina, Prolina, Fenilalanina, Triptófano, Metionina, Cisteína y Glicina o Glicocola. La alanina, valina, leucina, isoleucina, poseen hidrocarburos saturados como cadena lateral. La prolina presenta un grupo amino secundario. El nitrógeno está presente en un anillo pirrolidina. La fenilalanina y el triptófano poseen cadenas laterales aromáticas. El triptófano posee un anillo indol. A partir de este A-A se sintetiza el ácido indol acético (AIA), o auxina, que determina la dominancia apical de los tallos y es importante en el enrraizamiento de esquejes. La metionina es uno de los dos aminoácidos que contienen azufre, posee un enlace tioéter (-S-CH3) en su cadena lateral. La cisteína es el otro aminoácido que contiene azufre en forma de sulfhidrilo (-SR). La cisteína puede aparecer como tal o como cistina, en la cual dos moléculas de cisteína se hallan unidas mediante un puente disulfuro (-S-S-), formado por la oxidación de los grupos tiol. La cisteína desempeña un papel importante en la estructura de las proteínas, ya que sus dos mitades moleculares pueden hallarse presentes en dos cadenas polipeptídicas diferentes. Las enzimas con grupos -SH libres en sus centros activos son inhibidas por los elementos As, Pb y Hg. La glicina o glicocola es el más simple de los aminoácidos, tiene un sabor dulce. Fue aislada a partir de hidrolizados de gelatina. Carece de un carbono asimétrico, por lo que no forma isomeros.

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Quinto año de secundaria 195

5

Unidad IiV

II. Estereoisomería: aquella que posee variación en la representación espacial del compuesto orgánico. Los estereoisómeros pueden ser: 1. Geométricos: cuando dos grupos iguales enlazados se encuentran unidos a los carbonos con enlace doble. Estos pueden ser en la posición Cis o en la posición Trans.

C=C

C=C

CIS

TRANS

Como por ejemplo: CH3

CH3

H

C=C H

CH2CH3 C=C

CH2CH3

Cis-3-metil-2-penteno

CH3

H

Trans-2-penteno

2. Ópticos: cuando presenta carbonos asimétricos. El carbono asimétrico está unido a cuatro grupos diferentes mediante enlace simple, como por ejemplo: H Cl

C CH3

OH

Número de isómeros ópticos = 2n, donde n= Nro. de carbonos asimétricos.

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. Todos los compuestos orgánicos poseen la misma fórmula global.

Explicación

II. Los isómeros poseen diferentes propiedades físicas.

2. Completa: A los compuestos que poseen la misma fórmula ______________ se denomina______________

CColegios olegios

196

T Trilce rilce

entral 6198 - 100 Central

a) 3. Relaciona correctamente: I.

VVV

d) FFV

Isómeros de posición

b) VFF e)

c)

FVF

Química

FFF

A. Estructurales

II. Isómeros de función

B. Estereoisómeros

8. Indica el número de compuestos que poseen la fórmula C3H8O.

Rpta: ______________ a) 4. Determina el número de isómeros de fórmula C5H12. a)

2

d) 5

b) 3 e)

c)

metilhexano

I.

6

4 - etil - 2 metilheptano

Fórmula semidesarrollada CH3C2H5 CH3-CH-CH-CH2-CH2-CH3 1

2

3

1

2

3

4

CH3-CH-CH2-CH-C2H5 CH3 CH2-CH2-CH3 5

CH2-CH2-CH3 5 6 7 4-propliheptano CH3-CH-CH-CH-CH-CH2-CH3 CH3CH3 CH3 a)

I y II

2

3

b) II y III

d) Ninguno e)

4

c)

4

6

El alcohol etílico y el metoximetano son isómeros de función.

II. El 2-metilpentano y el isohexano son isómeros de cadena. III. Los hidrocarburos aromáticos di sustituidos presentan tres isómeros de posición. ¿Cuáles son correctas? a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

I y III

6

2,3,-5- trimetil

1

e)

c)

6

5

4

d) 5

b) 3

9. De las proposiciones:

4

5. De los compuestos mencionados, ¿cuáles son isómeros? Nombre 3-etil-2-

2

I y III

10. De los mencionados: I.

2-penteno

II. 3-metil-2-penteno III. 2-metil-2-penteno

I , II y III

¿Cuáles poseen isomería geométrica? 6. Se relaciona correctamente entre la fórmula global y el número de isómeros: I.

C3H8

:

3

II. C3H6

:

2

III. C3H4

:

2

a)

b) Solo II

Solo I

d) I y II

e)

a)

I y II

d) Solo I

c)

Solo III

II. Los isómeros de función poseen el mismo grupo funcional. III. Los isómeros de cadena presentan la misma secuencia de carbonos. www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe

I y III

I,II y III

H -2 C - OH

II y III

Los isómeros poseen la misma composición centesimal.

e)

c)

11. Para la estructura mostrada: H 1 O C H -3 C - OH H -4 C - OH 5 CH2OH

7. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

b) II y III

Indica el número de isómeros ópticos a)

2

d) 8

b) 4 e)

c)

6

16

Quinto año de secundaria 197

5

Unidad IiV

12. Considerando los isómeros geométricos, determina el número de isómeros que poseen la formula C4H8.

14. De las proposiciones: I.

El ácido butanoico y el propanoato de metilo son isómeros de función.

II. El 2-buteno presenta isomería geométrica. a)

5

d) 8

b) 6 e)

c)

7

III. El 1-buteno y el 2-buteno son isómeros de posición.

9

¿Cuáles son correctas? 13. Indica con (V) verdadero y (F) falso según corresponda:

a)

Solo I

d) I y II I.

Los alcanos estructurales.

solo

poseen

III. Los alquinos y los ciclo alquenos son isómeros de función con el mismo número de carbonos. VVV

d) VFV

b) FVV e)

VFF

c)

FVF

198

T Trilce rilce

Solo III

I, II y III

15. Indica con (V) verdadero y (F) falso según corresponda: I.

Los compuestos químicos de formula C4H8 pueden ser alquenos o ciclo alcanos.

II. Los alcoholes y los éteres con el mismo número de carbonos, son isómeros de función. III. Los ácidos y los ésteres con el mismo número de carbonos, son isómeros de cadena. a) VVV d) FFV

CColegios olegios

e)

c)

isómeros

II. Los alquenos y los ciclo alcanos son isómeros de cadena con el mismo número de carbonos.

a)

b) Solo II

b) VFV e) VVF

c)

FVF

entral 6198 - 100 Central

Química Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. A los compuestos orgánicos con el mismo número de carbonos se les llama isómeros. II. Los isómeros de función poseen diferentes propiedades químicas.

Explicación

2. Completa: Los ______________ poseen la misma fórmula global y si son estructurales pueden ser ______________, ______________ y ______________. a)

3. Relaciona correctamente:

2

d) 1 I.

Isómeros de

II. Isómeros de función B. Estereoisómeros Rpta: ______________ 4. Determina el número de isómeros de fórmula C6H14. b) 3

d) 5

e)

c)

:

3

II. C2H6

:

2

III. C2H2

:

2

a)

b) Solo II

Solo I

e)

c)

Solo III

II y III

HO

OH

HO O HO-CH CH2OH

L-Ascorbinsaure

O CH HC-OH CH2OH

I-Ascorbinsaure

OH

OH OH

O CH HO-CH CH2OH

L-Isoascorbinsaure

7. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

OH O

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0

6

OH

O

C4H10

d) I y II

4

5. De los compuestos mencionados, ¿cuántos son isómeros? HO

4

6. Se relaciona correctamente entre la fórmula global y el número de isómeros: I.

2

e)

c)

A. Estructurales

geométricos

a)

b) 3

HO

O

HC O HC - OH CH2OH

Los isómeros poseen la misma fórmula molecular.

II. Los isómeros de función presentan la mismas propiedades químicas. III. Los isómeros de cadena son isómeros estructurales. a)

VVV

d) FFV

b) VFF e)

c)

FVF

FFF

D-Isoascorbinsaure Quinto año de secundaria 199

5

Unidad IiV

8. Indica el número de compuestos que poseen la fórmula C2H6O. a)

2

d) 5

b) 3 e)

c)

4

6

El alcohol metílico y el metoximetano son isómeros de función.

II. El 2-metilpentano y el neo hexano son isómeros de cadena. III. Los hidrocarburos aromáticos tri sustituidos presentan tres isómeros de posición. ¿Cuáles son correctas? a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

a)

7

d) 10

9. De las proposiciones: I.

12. Considerando los isómeros geométricos, determina el número de isómeros que poseen la formula C5H10.

c)

Solo III

I.

I.

poseen

isómeros

II. Los alquenos y los cicloalcanos son isómeros de función con el mismo número de carbonos. III. Los alquinos y los cicloalquenos son isómeros de cadena con el mismo número de carbonos. VVV

b) FVV e)

c)

FVF

VFF

I.

El ácido butanoico y el propanoato de metilo son isómeros de cadena.

III. 2-metil-2-penteno

II. El 1-buteno presenta isomería geométrica.

¿Cuáles poseen isomería geométrica?

III. El 1-buteno y el 2-buteno son isómeros de posición.

a)

¿Cuáles son correctas?

I y II

d) Solo I

b) II y III e)

c)

I y III

I,II y III

a)

I.

H - C - OH CH2OH Indica el número de isómeros ópticos. 2

d) 8

b) 4 e)

16

e)

c)

Solo III

I, II y III

c)

Los compuestos químicos de fórmula C4H10 pueden ser alquenos o cicloalcanos.

II. Los alcoholes y los éteres con el mismo número de carbonos, son isómeros de cadena. III. Los ácidos y los éteres con el mismo número de carbonos, son isómeros de función.

6 a)

FVV

d) FFF

T Trilce rilce

b) Solo II

15. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda:

HO - C - OH

a)

Solo I

d) I y II

11. Para la estructura mostrada: H O C

200

solo

14. De las proposiciones:

1-penteno

II. 3-metil-2-penteno

CColegios olegios

9

12

Los alquenos estructurales.

d) VFV 10. De los mencionados:

e)

c)

13. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda:

a)

I y III

b) 8

b) VFV e)

c)

FVF

VVF

entral 6198 - 100 Central

Química Actividades complementarias

Investiga un poco más: Observa los dos disacáridos más importantes y señala dos semejanzas y dos diferencias.

H

CH2OH O H

HO OH

OH

6CH

4

O

H

H

H

O H HOCH2

2

5

OH O

H

HO OH 3

H

HO CH OH 2

H

Sacarosa

H

HO 6

CH2OH O H H H 5

H 1

H 2

H

OH

O

1

4

Maltosa

OH H OH 3

H

Semejanzas

2

OH Diferencias

Isómeros de posición

Isómeros de

Isómeros de

cadena

función

IsOMERÍA EsTRUCTURAl

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Quinto año de secundaria 201

ContaminaCión ambiental http://2.bp.blogspot.com/_Jj6v8syCIeU/SRdGQoVW30I/ AAAAAAAAAAc/2wQuFpkrGyg/s320/contaminacion_ambiental3.jpg

6

Unidad IiV

El humo exagerado de color negro llamado "monóxido de carbono" es arrojado por los expulsadores de gas de las fábricas al igual que los autos, buses y camiones. Este humo contiene gran cantidad de gases tóxicos que dañan la capa de ozono y el oxígeno que respiramos.

La contaminación es la alteración de los medios donde se desarrolla algún tipo de vida, mediante la acción principal del hombre. La contaminación puede alterar el agua, el aire y el suelo. Ecología Es la ciencia que estudia las relaciones entre los seres vivientes y su entorno; es decir, estudia los ecosistemas. Un ecosistema es una porción de materia donde se desarrolla un equilibrio entre los medios bióticos y los medios abióticos. En el ámbito de la biología y la ecología, el término abiótico designa a aquello que no es biótico, es decir, que no forma parte o no es producto de los seres vivos. En la descripción de los ecosistemas se distinguen los factores abióticos, que vienen dados por la influencia de los componentes físico-químicos del medio, los factores bióticos, cuyo origen reside en los seres vivos y sus productos. De igual forma, en dicha descripción diferencia a los componentes abióticos, cuyo conjunto configuraría el biotopo, de los componentes bióticos, cuyo conjunto constituye la biocenosis. De manera análoga se habla de evolución abiótica (prebiótica) para referirse a las fases de la evolución físico-química; anteriores a la aparición de los seres vivos. Entre los factores abióticos más relevantes cabe destacar los siguientes elementos: • Sol

• Aire

• Agua

• Clima

• Relieve

• Luz

• Suelo

El planeta Tierra presenta regiones: hidrósfera, litósfera y atmósfera. En cada una de ellas se desarrolla medios bióticos y abióticos. La contaminación es una alteración del equilibrio de un ecosistema. CColegios olegios

202

T Trilce rilce

entral 6198 - 100 Central

Química Existen varios tipos de contaminantes, los llamados primarios que contaminan en forma directa, y los llamados contaminantes secundarios que contaminan mediante una reacción química.

CF2Cl2 CFCl3

Entre las principales formas de contaminación tenemos:

CH4

1. Efecto invernadero: es un proceso físico que consiste en la retención de la energía calorífica por los gases de invernadero.

N 2O

Los principales gases de invernadero son los siguientes: •

Vapor de agua (H2O). El vapor de agua es un gas que se obtiene por evaporación o ebullición del agua líquida o por sublimación del hielo. Es el que más contribuye al efecto invernadero debido a la absorción de los rayos infrarrojos. Es inodoro e incoloro y, a pesar de lo que pueda parecer, las nubes o el vaho blanco de una cacerola o un congelador, vulgarmente llamado "vapor", no son vapor de agua sino el resultado de minúsculas gotas de agua líquida o cristales de hielo.

O3 CO2 H 2O

1

2

4

6 10

30 l(mm)

Espectro de absorción en el infrarrojo del conjunto de la atmósfera (abajo) y de gases específicos. De algunos se marcan solamente los centros de sus bandas de absorción (De Graedel & Crutzen, 1993).



Dióxido de carbono (CO2): óxido de carbono (IV), también denominado dióxido de carbono, gas carbónico y anhídrido carbónico, es un gas cuyas moléculas están compuestas por dos átomos de oxígeno y uno de carbono. Su fórmula química es CO2.



Metano (CH4): el metano (del griego methy vino, y el sufijo -ano) es el hidrocarburo alcano más sencillo, cuya fórmula química es CH4. Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido al carbono por medio de un enlace covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Es incoloro e inodoro y apenas soluble en agua en su fase líquida. En la naturaleza se produce como producto final de la putrefacción anaeróbica de las plantas. Este proceso natural se puede aprovechar para producir biogas. Muchos microorganismos anaeróbicos lo generan utilizando el CO2 como aceptor final de electrones. Constituye hasta el 97% del gas natural. En las minas de carbón se le llama grisú y es muy peligroso ya que es fácilmente inflamable y explosivo. El metano es un gas de efecto invernadero relativamente potente que podría contribuir al calentamiento global del planeta Tierra ya que tiene un potencial de calentamiento global de 23; pero que su concentración es bajísima. Esto significa que en una media de tiempo de 100 años cada kg de CH4 calienta la Tierra 23 veces más que la misma masa de CO2, sin embargo hay aproximadamente 220 veces más dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra que metano por lo que el metano contribuye de manera menos importante al efecto invernadero.



Óxidos de nitrógeno (NOx): el término óxidos de nitrógeno (NxOy) se aplica a varios compuestos químicos binarios gaseosos formados por la combinación de oxígeno y nitrógeno. El proceso de formación más habitual de estos compuestos inorgánicos es la combustión a altas temperaturas, proceso en el cual habitualmente el aire es el comburente.



Ozono (O3): es una sustancia cuya molécula está compuesta por tres átomos de oxígeno, formada al disociarse los 2 átomos que componen el gas de oxígeno. Cada átomo de oxígeno liberado se une a otra molécula de oxígeno (O2), formando moléculas de Ozono (O3).



Clorofluorocarbonos (artificiales): el clorofluorocarburo, clorofluorocarbono o clorofluorocarbonados (denominados también CFC) es cada uno de los derivados de los hidrocarburos saturados obtenidos mediante la sustitución de átomos de hidrógeno por átomos de flúor y/o cloro principalmente.

Debido a su alta estabilidad fisicoquímica y su nula toxicidad, han sido muy usados como líquidos refrigerantes, agentes extintores y propelentes para aerosoles. Fueron introducidos a principios de la década de los años 1930 por ingenieros de General Motors, para sustituir materiales peligrosos como el dióxido de azufre y el amoniaco. www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 203

6

Unidad IiV El efecto invernadero Es el incremento natural de la cantidad de algunos gases de la atmósfera de la Tierra. Los gases de efecto invernadero, presentes en la atmósfera, retienen parte del calor del Sol y mantienen una temperatura apta para la vida.

u sa op a rat t s E

1 La energía solar atraviesa la atmósfera. Parte de ella es absorbida por la superficie y otra parte es reflejada.

E

ató str

Estrató

ra sfe

20 km 12 km

20 km 12 km

Trop o

pera pos Tro

Estra t op au sa sfer a

spe

ra

1

La quema de combustibles,

la deforestación, la ganadería, etc; incrementan la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera.

2

Una parte de la radicación

Gases de efecto invernadero

reflejado es retenida por los gases de

Tropopausa

invernadero. Energía solar

Tropopausa

efecto

Energía solar reflejada

3 ...otra parte vuelve al espacio

Energía solar

2

Gases de efecto invernadero

La atmósfera modificada retiene más calor. Así, se daña el equilibrio natural y aumenta la

Ca pa

de o

zo n o

12 km

12 km

20 km

20 km

Capa de

o

o z on

temperatura de la Tierra.

Desde finales del siglo XIX, la temperatura del planeta ha venido elevándose debido a las emisiones de gases de efecto invernadero que crecieron rápidamente a partir de la Revolución Industrial. Estas se concentran en la atmósfera haciéndola cada vez más gruesa, provocando que los rayos del Sol no puedan salir como rayos infrarrojos y se mantengan calentando la superficie terrestre. La denominación "calentamiento global" se relaciona con la influencia de las actividades humanas al emitir dióxido de carbono; por ello, el cambio climático vendría a llamarse cambio climático generado por el hombre y el desarrollo tecnológico.

CColegios olegios

204

T Trilce rilce

entral 6198 - 100 Central

Química

Desgaste de la capa de ozono

Actividad humana

Radiación ultravioleta

* Deforestación * Combustible fósiles * Transporte * Actividades industriales

Gases de efecto invernadero Vapor de agua (H2O) Dióxido de carbono (CO2) Metano (CH4) Óxido de nitrógeno (NO2) Ozono (O3) Cloroflurocarburos

Calentamiento global Incremento (en el tiempo) de la temperatura media de la atmósfera terrestre y los oceános.

Aumento de temperaturas

2. lluvia ácida: se forma por la emisión de óxidos de nitrógeno y de óxidos de azufre, que al entrar en contacto con el vapor de agua forman ácido sulfúrico y ácido nítrico, que luego precipita como líquido ácido. 3. Eutrofización: es un proceso químico que consiste en una acumulación de nutrientes en lagos y lagunas, incrementando la vegetación y consumiendo el agua. El exceso de fosfatos y nitratos incrementa la vegetación. La principal causa antropogénica de procesos de eutrofización es la contaminación química. Las formas más importantes desde este punto de vista son: La contaminación agropecuaria, sobre todo la contaminación difusa de los suelos y de los acuíferos con fertilizantes inorgánicos de origen industrial o extractivo; o por excrementos animales, a causa de una producción masiva de ganado, aves, peces, etc. Estas causas aportan nitrógeno, en forma de nitrato y amonio, y fósforo, como fosfato, a la vez que cationes como potasio (K+,) magnesio (Mg++), etc.



Las contaminaciones forestales, por abandono en los ríos de residuos forestales y restos del aprovechamiento maderero, lo que aumenta la materia orgánica disuelta, favoreciendo la proliferación de flora eutrófica como berros y lenteja de agua, que a su vez remansa la corriente y disminuye el espejo del agua.



La contaminación atmosférica por óxidos de nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre (SOx). Estos reaccionan con el agua atmosférica para formar ion nitrato (NO3-) y ion sulfato (SO42-) que una vez que alcanzan el suelo forman sales solubles. De esta manera se solubilizan los cationes del suelo, provocando el empobrecimiento de éste en nutrientes. Esas sales son arrastradas fácilmente a los acuíferos y a los ríos, contaminándolos. En estos últimos la importante incorporación de nutrientes así producida, puede dar lugar a un proceso de eutrofización. Esta afectará finalmente también a los embalses, así como a los lagos o mares donde los ríos desemboquen.



La contaminación urbana. Los efluentes urbanos, si no hay depuración o esta es solo parcial, aportan nutrientes en dos formas:

http://1.bp.blogspot.com/_ KNWnH6f17Mg/Su5JzVljP1I/ AAAAAAAAADA/xfOZtnsYLvM/s320/ smog+f1.jpg



Smog

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Quinto año de secundaria 205

6

Unidad IiV

Residuos orgánicos, que enriquecen en elementos previamente limitantes, el ecosistema; Residuos inorgánicos como el fosfato, empleado como emulgente en la fabricación de detergentes. Por esta razón las legislaciones modernas promueven la sustitución del fosfato en la fabricación de estos productos. 4. smog foto químico: impide el paso de luz solar, debido a la presencia de partículas de carbono y de óxidos de nitrógeno y de carbono, como el grafico mostrado: http://2.bp.blogspot.com/_IpgJswfduuA/ S8JFhRE0API/AAAAAAAAAAM/90nZZjDCns4/ s1600/707790.jpg

5. Derrame de petróleo: cuando el petróleo se traslada mediante el oleoducto, plataformas marítimas o mediante camiones cisternas, este puede caer sobre el mar, en ríos, lagunas o sobre zonas fértiles. En el caso del agua, este flota por tener menor densidad y no se mezcla por estar formado por moléculas no polares, afectando la vida acuática debido a que no permite el paso de rayos solares, los cuales son reflejados. Al no llegar la luz, no hay fotosíntesis marina, se afectan a los peces y las aves. La imagen muestra como un ave es cubierta por el petróleo, impidiendo todo actividad biológica y logrando su muerte.

6. Destrucción de la capa de ozono: la emisión de gases a la atmósfera como los freones afecta la capa de ozono debido a que no son biodegradables. Termósfera o Gases que afectan la capa de ozono SOL UV Ionósfera Los más conocidos y de mayor consumo son UV Mesósfera Mesopausa los clorofluorocarbonos (CFC), utilizados en refrigeración y aire acondicionado y como UV Estratopausa Estratósfera gases propulsores en aerosoles y recipientes desechables. También agotan el ozono; dos Tropósfera gases usados como solventes en aplicaciones Tropopausa IR industriales: el clorotetracloruro de carbono SO2HCl NO2 CFC y el metil cloroformo. Y figuran en la lista el CO2 bromuro de metilo usado como fumigante de CH4 N2O Luvia ácida múltiples aplicaciones y los halones utilizados en extinguidores de fuego. Efecto invernadero

-

Una vez emitidos, estos gases se mezclan con la atmósfera y flotan hasta la estratósfera donde la radiación de los rayos ultravioleta rompe sus enlaces químicos. Liberan entonces cloro y bromo, que contribuyen a la destrucción de las moléculas de ozono. Actualmente, el desgaste del ozono se da a un ritmo mayor que su regeneración natural.

-

La destrucción de la capa de ozono implica la pérdida de la fina barrera natural que tiene la Tierra frente a los dañinos rayos del sol denominados ultravioleta (UV), sobre todo los de tipo B (UVB) que son los más agresivos. Una mayor exposición a los UVB puede ocasionar daños a los ojos (cataratas) y cáncer a la piel (melanoma) y suprimir la eficiencia del sistema inmunológico del cuerpo humano. Los UVB también pueden producir cambios en la composición química de varias especies de plantas, cuyo resultado sería una disminución de las cosechas y perjuicios a los bosques. Igualmente, organismos acuáticos serían afectados, en especial el zooplancton; es decir, las larvas de consumidores primarios y secundarios de la cadena alimenticia. Fuentes: http://www.epa.gov/Ozone/ods.html http://toms.gsfc.nasa.gov/ http://www.unep.org/ozone/PressBack/Press-Backgrounder.shtml http://www.undp.org/hdr2003/indicator/indic_316_1_1.html

CColegios olegios

206

T Trilce rilce

entral 6198 - 100 Central

Química Disposiciones del Protocolo de Kyoto y sus normas El Protocolo de Kyoto de 1997 tiene los mismos objetivos, principios e instituciones de la Convención, pero refuerza esta de manera significativa ya que a través de él las Partes incluidas en el anexo I se comprometen a lograr objetivos individuales y jurídicamente vinculantes para limitar o reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero. Solo las partes en la Convención que sean también partes en el Protocolo (es decir, que lo ratifiquen, acepten, aprueben o se adhieran a él) estarán obligadas por los compromisos del Protocolo, cuando entre en vigor. Los objetivos individuales para las Partes incluidas en el anexo I se enumeran en el anexo B del Protocolo de Kyoto. Entre todos suman un total de recorte de las emisiones de gases de efecto invernadero de al menos el 5% con respecto a los niveles de 1990 en el periodo de compromiso de 20082012. • Comercio de derechos de emisión • Mecanismo para un mecanismo limpio • Aplicación conjunta Fuente: Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático – United Nations Framework

Protocolo de Montreal El mayor agujero de ozono antártico registrado en septiembre de 2006 El Protocolo de Montreal relativo a las sustancias que agotan el ozono es un tratado internacional diseñado para proteger la capa de ozono reduciendo la producción y el consumo de numerosas sustancias que se ha estudiado se cree que son responsables por el agotamiento de la capa de ozono. El acuerdo fue negociado en 1987 y entró en vigor el 1º de enero de 1989. La primera reunión de las partes se celebró en Helsinki en mayo de ese 1989. Desde ese momento, el documento ha sido revisado en varias ocasiones, en 1990 (Londres), en 1991 (Nairobi), en 1992 (Copenhague), en 1993 (Bangkok), en 1995 (Viena), en 1997 (Montreal) y en 1999 (Beijing). Se cree que si todos los países cumplen con los objetivos propuestos dentro del tratado, la capa de ozono podría haberse recuperado para el año 2050. Debido al alto grado de aceptación e implementación que se ha logrado, el tratado ha sido considerado como un ejemplo excepcional de cooperación internacional. Niveles de ozono Desde que el Protocolo de Montreal entró en efecto, las concentraciones atmosféricas de los clorofluorocarbonos más importantes y los hidrocarburos clorinados se han estabilizado o se ha reducido. La concentración de halones ha continuado en aumento a medida los halones que se encuentran almacenados en los extinguidores de incendio son liberados. Sin embargo, la tasa de aumento ha disminuido y se espera que comience a declinar su presencia hacia el 2020. La concentración de los HCFCs ha aumentado significativamente, en gran parte debido a los múltiples usos en los que reemplazan a los CFCs (por ejemplo, como solventes o refrigerantes). A pesar de que ha habido informes sobre individuos quienes intentan evitar la prohibición por medio del contrabando desde países en vías de desarrollado hacía los desarrollados, el grado de cumplimiento con el Protocolo ha sido enorme. Por ello, el Protocolo de Montreal ha sido considerado el acuerdo ambiental internacional más exitoso del mundo hasta la fecha. En un informe del 2001, la NASA halló que el debilitamiento del ozono sobre la Antártida se había mantenido igual al de los 3 años anteriores. A pesar de ello, en el 2003 el agujero de ozono alcanzó su segunda mayor extensión de la historia. La última evaluación científica (2006) sobre los efectos del Protocolo de Montreal afirma que “El Protocolo de Montreal está funcionando. Existen claras muestras de una disminución en la presencia de sustancias que agotan el ozono y algunas señales tempranas de una recuperación del ozono estratosférico. Desafortunadamente, los hidroclorofluorocarbonos (HCFCs) y los hidrofluorocarbonos (HFCs) se consideran actualmente como fuentes antropogénicas del calentamiento global. En la escala internacional reconocida en la cual la contribución de una molécula de dióxido de carbono (CO2) se asigna un valor de 1, los HCFCs y los HFCs alcanzan valores de hasta 10 000 veces al del CO2, lo cual los convierte en gases de efecto invernadero muy potentes. El Protocolo de Montreal está buscando lograr la eliminación de los HCFCs para el 2030, pero no impone restricciones sobre los HFCs ya que estos no dañan a la capa de ozono y por lo tanto no entra bajo la materia del tratado. Debido a que los CFCs también son gases con un fuerte potencial de efecto invernadero, la simple sustitución de los CFCs por los HFCs no implica un daño ambiental incrementado, pero el aumento en su uso y sus aplicaciones en las actividades humanas sí podría poner al clima en peligro. www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 207

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Unidad IiV

Sabías que: El medio ambiente es el conjunto de elementos abióticos (energía solar, suelo, agua y aire) y bióticos (organismos vivos) que integran la delgada capa de la Tierra llamada biósfera, sustento y hogar de los seres vivos. Dimensiones del medio ambiente



Dimensión física: conocimientos de geografía, geología, física, química, geometría, matemática, etc.



Dimensión biológica: conocimientos etológicos, zoológicos, botánicos, fisiológicos, etc.



Dimensión antrópica: conocimientos de economía, antropología, historia, culturales, sociológicos, etc.

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Los medios presentan solo sistemas abióticos.

Explicación

II. Todo proceso químico altera a los medios bióticos. 2. Completa: La ciencia llamada ______________ estudia las relaciones entre el hombre y el medio ______________. 3. Relaciona: I.

Peces

II. Rocas

A. Medio biótico B. Medio abiótico

Rpta: ______________ 4. ¿Cuáles son los principales gases que afectan la capa de ozono? Rpta: ______________ 5. ¿Cómo afectan los gases la capa de ozono? Rpta: ______________

7. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

II. El calentamiento de la Tierra está provocando un deshielo en los polos. III. La emisión de dióxido de carbono en el planeta es natural. a)

Rpta: ______________

CColegios olegios

208

T Trilce rilce

VVV

d) VVF

b) VFV e)

c)

VFF

FVF

8. De los siguientes, ¿cuántos se consideran gases de invernadero? I.

6. ¿Cuáles son sus efectos ambientales y en la salud, la destrucción de la capa de ozono?

El calentamiento global de la Tierra se debe a la emisión de gases de invernadero.

CO2

II. CH4

IV. NO

V. CFCl3

a)

b) 2

1

d) 4

e)

III. H2O

c)

3

5 entral 6198 - 100 Central

Química II. Se adhiere fácilmente a los animales acuáticos.

9. De las proposiciones: I.

La eutrofización se produce por falta de fosfatos y nitratos.

II. El exceso de vegetación en una laguna se debe al exceso de nutrientes. III. En un campo agrícola es posible observar el proceso de eutrofización. ¿Cuáles son correctas? a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

II y III

10. De las sustancias mencionadas, ¿cuáles forman la lluvia ácida? I.

III. Flota en el agua. a)

I y II

d) Solo II

I.

se

III. La fuga de petróleo en el Golfo de México no afecto la salud del hombre.

Ácido clorhídrico d) VFF

I y II

d) Solo II

b) II y III e)

c)

I y III

Emisión de óxidos de nitrógeno

II. Emisión de óxidos de carbono III. Emisión de partículas de azufre

d) I y II

b) Solo II e)

e)

c)

FVF

consecuencias

del

FFV efecto

c)

Solo III

Deshielo en los polos

II. Falta de agua dulce III. Cambios climáticos a)

I y II

d) Solo I

b) I y III e)

c)

II y III

I, II y III

15. ¿Qué acuerdos internacionales permitieron proteger la capa de ozono?

I ,II y III I.

12. ¿Porqué un derrame de petróleo afecta la vida acuática? No permite el paso de energía solar.

Acuerdo de Kioto

II. Acuerdo de Río III. Acuerdo de Montreal a)

Solo I

d) I y II

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b) VFV

I, II y III

11. ¿Cuáles son responsables del smog foto químico?

Solo I

VVV

14. Señala las invernadero: I.

I.

I, II y III

II. Durante una alteración química incrementa los medios abióticos.

III. Ácido nítrico

a)

I y III

La erupción volcánica representa una contaminación natural.

a)

I.

e)

c)

13. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda:

II. Ácido sulfúrico

a)

b) II y III

b) Solo II e)

c)

Solo III

I y III

Quinto año de secundaria 209

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Unidad IiV

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Los medios presentan solo sistemas bióticos.

Explicación

II. Todo proceso físico altera a los medios bióticos.

2. Completa:

a)

La ciencia llamada _______________ estudia las relaciones entre el _______________ y el medio ambiente 3. Relaciona: I.

Aves

A. Medio abiótico

II. Minerales

B. Medio biótico

Rpta: _______________ 4. ¿Cuáles son los principales gases que afectan la salud del hombre? Rpta: _______________ 5. ¿Qué sustancias químicas presente en los freones alteran la capa de ozono? Rpta: _______________ .

Rpta: _______________ 7. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

210

d) VVF

b) VFV e)

c)

VFF

FVF

8. De los siguientes, ¿cuántos se consideran gases de invernadero? I.

CO

II. C6H 6

IV. N2O

V. CFCl3

a)

b) 2

1

d) 4

e)

III. H2O2

c)

3

5

9. De las proposiciones: I.

La eutrofización se produce por exceso de fosfatos y nitratos.

II. El exceso de vegetación en una laguna se debe a la falta de nutrientes. III. En el mar es posible observar el proceso de eutrofización. ¿Cuáles son correctas?

6. ¿Cuáles son sus efectos ambientales y en la salud, el calentamiento global?

CColegios olegios

VVV

El calentamiento global de la Tierra se debe a la emisión de freones

a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

Solo III

II y III

10. De las sustancias mencionadas, ¿cuáles forman la lluvia ácida? I.

Ácido clórico

II. El efecto invernadero está provocando un congelamiento de la Tierra.

III. Ácido nítrico

III. La presencia de dióxido de carbono en el planeta permite el calentamiento de la Tierra.

a)

T Trilce rilce

c)

I y II

d) Solo III

II. Ácido sulfuroso

b) II y III e)

c)

I y III

I, II y III entral 6198 - 100 Central

Química III. La fuga de petróleo en el zócalo continental no afecta la salud del hombre.

11. ¿Cuáles son los óxidos responsables del smog foto químico? I.

De nitrógeno

a)

II. De carbono

d) VFF

III. De azufre a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

III. Aumenta la vegetación marina. b) II y III e)

a)

c)

Un desierto

I y II

d) Solo I

b) I y III e)

c)

II y III

I, II y III

15. ¿Qué acuerdos internacionales disminuir el efecto invernadero?

I y III

I, II y III

13. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

FFV

III. Un acuario

II. Se adhiere fácilmente a los animales acuáticos.

d) Solo II

FVF

II. Una piscina

Eleva la temperatura del mar en 2 ºC.

I y II

e)

c)

I, II y III

12. ¿Porqué un derrame de petróleo afecta la vida acuática?

a)

b) VFV

14. ¿Cuáles representan ecosistemas?

Solo III

I.

I.

VVV

La acumulación de basura representa una contaminación natural.

II. En un ecosistema existe un equilibrio entre los medios bióticos y abióticos.

I.

permitirán

Acuerdo de Kioto

II. Acuerdo de Río III. Acuerdo de Montreal a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

I y III

Actividades complementarias

Investiga un poco más: Coloca en un recipiente de vidrio tierra agrícola y luego algunas plantas pequeñas, agrégales agua, y después échales agua con detergente , Anota tus observaciones después de dos días.

CONTAMINACIÓN

Atmosférica

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De suelos

De ríos, mares y lagunas

Quinto año de secundaria 211

QUímiCa apliCada

http://www.portalciencia.net/nanotecno/apoyo2.jpg

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Unidad IiV

La nanotecnología es la ciencia que permite manipular la materia al nivel del átomo. Mejorará nuestra calidad de vida en un mediano plazo.

Leemos: El ganador del premio Nobel de Física (1965), Richard Feynman fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la nanociencia y la nanotecnología en el célebre discurso que dio en el Caltech (Instituto Tecnológico de California) el 29 de diciembre de 1959 titulado "En el fondo hay espacio de sobra" (There's Plenty of Room at the Bottom). Otras personas de esta área fueron Rosalind Franklin, James Dewey Watson y Francis Crick quienes propusieron que el ADN era la molécula principal que jugaba un papel clave en la regulación de todos los procesos del organismo y de aquí se tomó la importancia de las moléculas como determinantes en los procesos de la vida. Aquella podría usarse para solucionar muchos de los problemas de la humanidad, pero también podría generar armas muy potentes. Pero estos conocimientos fueron más allá ya que con esto se pudo modificar la estructura de las moléculas como es el caso de los polímeros o plásticos que hoy en día encontramos en nuestros hogares. Pero hay que decir que a este tipo de moléculas se les puede considerar “grandes”. Con todos estos avances el hombre tuvo una gran fascinación por seguir investigando más acerca de estas moléculas, ya no en el ámbito de materiales inertes, sino en la búsqueda de moléculas orgánicas en nuestro organismo. Hoy en día la medicina tiene más interés en la investigación en el mundo microscópico ya que en él se encuentran posiblemente las alteraciones estructurales que provocan la enfermedad, y no hay que decir de las ramas de la medicina que han salido más beneficiadas como es la microbiología, inmunología, fisiología; en fin, casi todas las ramas de la medicina. Con todos estos avances han surgido nuevas ciencias, por ejemplo, la Ingeniería Genética que hoy en día es discutida debido a repercusiones como la clonación o la mejora de especies.

CColegios olegios

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T Trilce rilce

entral 6198 - 100 Central

Química Actualmente se realiza una serie de procedimientos para obtener y mejorar un producto determinado. La química ha creado una serie de nuevos productos que han mejorado la calidad humana. Con la ayuda de la biotecnología y la nanotecnología, se ha permitido formar nuevos materiales de uso masivo. la biotecnología es el uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos de organismos vivos para obtener productos de valor para el hombre. Una definición más exacta y específica de la biotecnología "moderna" es "la aplicación comercial de organismos vivos o sus productos, la cual involucra la manipulación deliberada de sus moléculas de DNA". Un conjunto de innovaciones tecnológicas que se basa en la utilización de microorganismos y procesos microbiológicos para la obtención de bienes, servicios y el desarrollo de actividades científicas. Entre los principales, tenemos: 1. Biomasa: es la masa total de toda materia que forma un organismo, una población o un ecosistema y tiende a mantenerse más o menos constante. La biomasa, como recurso energético, puede clasificarse en biomasa natural, residual y los cultivos energéticos. •

La biomasa natural es la que se produce en la naturaleza sin intervención humana. Por ejemplo, las podas naturales de los bosques.



La biomasa residual es el subproducto o residuo generado en las actividades agrícolas (poda, rastrojos, etc.), silvícolas y ganaderas; así como residuos de la industria agroalimentaria (alpechines, bagazos, cáscaras, vinazas, etc.) y en la industria de transformación de la madera (aserraderos, fábricas de papel, muebles, etc.); así como residuos de depuradoras y el reciclado de aceites.



Los cultivos energéticos son aquellos que están destinados a la producción de biocombustibles. Además de los cultivos existentes para la industria alimentaria (cereales y remolacha para la producción de bioetanol y oleaginosas para, biodiésel).

2. Biodiésel: es un biocombustible líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales, con o sin uso previo, mediante procesos industriales de esterificación y transesterificación, y que se aplica en la preparación de sustitutos totales o parciales del petrodiésel o gasóleo obtenido del petróleo. El biodiésel puede mezclarse con gasóleo procedente del refino de petróleo en diferentes cantidades. Se utilizan notaciones abreviadas según el porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla: B100 en caso de utilizar sólo biodiésel, u otras notaciones como B5, B15, B30 o B50, donde la numeración indica el porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla. El impacto ambiental y las consecuencias sociales de su previsible producción y comercialización masiva, especialmente en los países en vías de desarrollo o del Tercer y Cuarto Mundo generan aumento de la deforestación de bosques nativos, expansión indiscriminada de la frontera agrícola, desplazamiento de cultivos alimentarios y ganadería, destrucción del ecosistema y la biodiversidad, desplazamiento de trabajadores rurales. Se ha propuesto en los últimos tiempos denominarlo agrodiésel ya que el prefijo «bio-» a menudo es asociado erróneamente con algo ecológico y respetuoso con el medio ambiente. Sin embargo, algunas marcas de productos del petróleo ya denominan agrodiésel, al gasóleo agrícola o gasóleo B, empleado en maquinaria agrícola. O H2C - O - R H2C - OH O HC - O - R HC - OH H 3C O R H2C - O - R CH3OH,KOH H2C - OH + El proceso de transesterificación consiste en combinar, el aceite (normalmente aceite vegetal) con un alcohol ligero, normalmente metanol, y deja como residuo de valor añadido propanotriol (glicerina) que puede ser aprovechada por la industria cosmética, entre otras. www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 213

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Unidad IiV

La fuente de aceite vegetal suele ser aceite de colza, ya que es una especie con alto contenido de aceite, que se adapta bien a los climas fríos. Sin embargo existen otras variedades con mayor rendimiento por hectárea, tales como la palma, la jatropha curcas etc. También se pueden utilizar aceites usados (por ejemplo, aceites de fritura), en cuyo caso la materia prima es muy barata y, además, se reciclan lo que en otro caso serían residuos. Existen otras materias primas en las cuales se pueden extraer aceite para utilizarlas en el proceso de producción de Biodiésel. Las materias primas más utilizadas en la selva amazónica son la jatropha curcas (piñón en portugués), sacha inchi, el ricino (mamona en portugués) y la palma aceitera. Además, otra materia prima utilizada es la grasa animal, la cual produce mayores problemas en el proceso de fabricación, aunque el producto final es de igual calidad que el biodiésel de aceite, exceptuando su punto de solidificación. Se dice que para la generacion de biodiésel se debe seguir la siguiente "receta": 1 L de aceite vegetal (normalmente bajo en agua (2% max) de lo contrario se obtendra jabón). 200 mL de Etanol, 3,5 g de soda cáustica (NaOH). Se debe mezclar primero el alcohol con la soda cáustica, para generar el llamado Methóxido. Tener especial cuidado al mezclar estos dos; ya que la soda cáustica combinada con alcohol genera una reacción exotérmica muy agresiva, puede quemar la piel, ojos etc. Una vez que se obtiene el metóxido, mezclar con el aceite vegetal, levantar su temperatura a 55 °C y mezclar por un espacio de 1h, dejar reposar y en aproximadamente 3 h verás el resultado. Una capa ligera de aceite transparente arriba y una capa densa, obscura de glicerina abajo. El biodiésel puede ser utilizado en estado puro (B100) o puede ser mezclado con diesel de petróleo en las operaciones de concentración en la mayoría de la bomba de inyección diesel. Nueva extrema alta presión (29 000 psi) a los motores tiene límites estrictos fábrica de B5 o B20 según el fabricante. El biodiésel tiene diferentes propiedades disolventes que el petrodiesel y se degradará juntas de caucho natural y de las mangueras en los vehículos (en su mayoría vehículos fabricados antes de 1992), aunque éstos tienden a llevar a cabo de forma natural y es muy probable que hayan sido reemplazados por FKM, pues no es reactiva al biodiesel. El biodiésel se ha sabido romper los depósitos de residuos en las líneas de combustible, donde se ha utilizado el petrodiésel. Como resultado, los filtros de combustible pueden ser obstruidos con partículas si una transición rápida de puro biodiésel se hace. Por lo tanto, se recomienda cambiar los filtros de combustible en los motores y calentadores después de cambiar a una mezcla de biodiesel 3. Biopolímeros: el término plástico, en su significación más general, se aplica a las sustancias de distintas estructuras y naturalezas que carecen de un punto fijo de ebullición y poseen durante un intervalo de temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido restringido, denota ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación artificial de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales. En 1909 el químico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland (1863-1944) sintetizó un polímero de interés comercial, a partir de moléculas de fenol y formaldehído. Este producto podía moldearse a medida que se formaba y resultaba duro al solidificar. No conducía la electricidad, era resistente al agua y los disolventes, pero fácilmente mecanizable. Se lo bautizó con el nombre de baquelita (o bakelita), el primer plástico totalmente sintético de la historia. Baekeland nunca supo que, en realidad, lo que había sintetizado era lo que hoy conocemos con el nombre de copolímero. A diferencia de los homopolímeros, que están formados por unidades monoméricas idénticas (por ejemplo, el polietileno), los copolímeros están constituidos, al menos, por dos monómeros diferentes. Otra cosa que Baekeland desconocía es que el alto grado de entrecruzamiento de la estructura molecular de la baquelita le confiere la propiedad de ser un plástico termoestable, es decir, que puede moldearse apenas concluida su preparación. En otras palabras, una vez que se enfría la baquelita no puede volver a ablandarse. Esto la diferencia de los polímeros termoplásticos, que pueden fundirse y moldearse varias veces, debido a que las cadenas pueden ser lineales o ramificadas pero no presentan entrecruzamiento. CColegios olegios

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Química http://www.monografias.com/trabajos5/ plasti/Image1272.jpg

Entre los productos desarrollados durante este periodo están los polímeros naturales alterados, como el rayón, fabricado a partir de productos de celulosa.

Durante la Segunda Guerra Mundial, tanto los aliados como las fuerzas del Eje sufrieron reducciones en sus suministros de materias primas. La industria de los plásticos demostró ser una fuente inagotable de sustitutos aceptables. Alemania, por ejemplo, que perdió sus fuentes naturales de látex, inició un gran programa que llevó al desarrollo de un caucho sintético utilizable. La entrada de Japón en el conflicto mundial cortó los suministros de caucho natural, seda y muchos metales asiáticos a Estados Unidos. La respuesta estadounidense fue la intensificación del desarrollo y la producción de plásticos. El nylon se convirtió en una de las fuentes principales de fibras textiles, los poliésteres se utilizaron en la fabricación de blindajes y otros materiales bélicos, y se produjeron en grandes cantidades varios tipos de caucho sintético. En 1953, el químico alemán Karl Ziegler desarrolló el polietileno, y en 1954 el italiano Giulio Natta desarrolló el polipropileno, que son los dos plásticos más utilizados en la actualidad. En 1963, estos dos científicos compartieron el Premio Nobel de Química por sus estudios acerca de los polímeros. 4. Características generales de los plásticos

Los plásticos se caracterizan por una relación resistencia/densidad alta, unas propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena resistencia a los ácidos, álcalis y disolventes. Las enormes moléculas de las que están compuestos pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas, dependiendo del tipo de plástico. Las moléculas lineales y ramificadas son termoplásticas (se ablandan con el calor), mientras que las entrecruzadas son termoendurecibles (se endurecen con el calor). Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diferentes. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones, otras, globos, etc. Algunas se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales. La mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas. Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una muy buena resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases. Las más comunes, denominadas fuerzas de Van Der Waals. 5. Otros polímeros Hay atracciones de tipo iónico que son las más intensas. Se llaman ionómeros y se usan, por ejemplo, para hacer películas transparentes de alta resistencia. Tipo de enlace

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Van der Waals en CH4

Kcal / mol 2,4

Dipolos permanentes Enlaces hidrógeno Iónicos

3a5 5 a 12 mayores a 100

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Unidad IiV

Tipos de polímeros Concepto y clasificación Un polímero (del griego poly, muchos; meros, parte, segmento) es una sustancia cuyas moléculas son, por lo menos aproximadamente, múltiplos de unidades de peso molecular bajo. La unidad de bajo peso molecular es el monómero. Si el polímero es rigurosamente uniforme en peso molecular y estructura molecular, su grado de polimerización es indicado por un numeral griego, según el número de unidades de monómero que contiene; así, hablamos de dímeros, trímeros, tetrámero, pentámero y sucesivos. El término polímero designa una combinación de un número no especificado de unidades. De este modo, el trioximetileno, es el trímero del formaldehído, por ejemplo. Si el número de unidades es muy grande, se usa también la expresión gran polímero. Un polímero no tiene la necesidad de constar de moléculas individuales todas del mismo peso molecular, y no es necesario que tengan todas las mismas composiciones químicas y la misma estructura molecular. Hay polímeros naturales como ciertas proteínas globulares y policarbohidratos, cuyas moléculas individuales tienen todos los mismos pesos moleculares y la misma estructura molecular; pero la gran mayoría de los polímeros sintéticos y naturales importantes son mezclas de componentes poliméricos homólogos. La pequeña variabilidad en la composición química y en la estructura molecular es el resultado de la presencia de grupos finales, ramas ocasionales, variaciones en la orientación de unidades monómeras y la irregularidad en el orden que suceden los diferentes tipos de esas unidades en los copolímeros. Estas variedades en general, no suelen afectar a las propiedades del producto final; sin embargo, se ha descubierto que en ciertos casos hubo variaciones en copolímeros y ciertos polímeros cristalinos. Los polímeros isómeros son polímeros que tienen esencialmente la misma composición de porcentaje, pero difieren en la colocación de los átomos o grupos de átomos en las moléculas. Los polímeros isómeros del tipo vinilo pueden diferenciarse en las orientaciones relativas (cabeza a cola, cabeza a cabeza, cola a cola, o mezclas al azar de las dos) de los segmentos consecutivos (unidades monómeras): Cabeza a cola - CHX - CH2 - CHX - CH2 - CHX - CH2 - CHX - CH2Cabeza a cabeza - CH2 - CHX - CHX - CH2 - CH2 - CHX - CHX - CH2 - CH2 y cola a cola o en la orientación de sustituyentes o cadenas laterales con respecto al plano de la cadena axial hipotéticamente extendida. Los materiales como el polietileno, el PVC, el polipropileno, y otros que contienen una sola unidad estructural, se llaman homopolímeros. Los homopolímeros, además, contienen cantidades menores de irregularidades en los extremos de la cadena o en ramificaciones. Por otro lado los copolímeros contienen varias unidades estructurales, como es el caso de algunos muy importantes en los que participa el estireno. Estas combinaciones de monómeros se realizan para modificar las propiedades de los polímeros y lograr nuevas aplicaciones. Lo que se busca es que cada monómero imparta una de sus propiedades al material final; así, por ejemplo, en el ABS, el acrilonitrilo aporta su resistencia química, el butadieno su flexibilidad y el estireno imparte al material la rigidez que requiera la aplicación particular. Evidentemente al variar las proporciones de los monómeros, las propiedades de los copolímeros van variando también, de manera que el proceso de copolimerización permite hasta cierto punto fabricar polímeros a la medida. No solo cambian las propiedades al variar las proporciones de los monómeros, sino también al variar su posición dentro de las cadenas. Las mezclas físicas de polímeros, que no llevan uniones permanentes entre ellos, también constituyen a la enorme versatilidad de los materiales poliméricos. Son el equivalente a las aleaciones metálicas. En ocasiones se mezclan para mejorar alguna propiedad, aunque generalmente a expensas de otra. Por ejemplo, el óxido de polifenilo tiene excelente resistencia térmica pero es muy difícil procesarlo. El poliestireno tiene justamente las propiedades contrarias, de manera que al mezclarlos se gana en facilidad de procedimiento, aunque resulte un material que no resistirá temperaturas muy altas. Sin embargo, en este CColegios olegios

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T Trilce rilce

entral 6198 - 100 Central

Química caso hay un efecto sinergístico, en el sentido en que la resistencia mecánica es mejor en algunos aspectos que a la de cualquiera de los dos polímeros. Esto no es frecuente, porque puede ocurrir únicamente cuando existe perfecta compatibilidad ente los dos polímeros y por regla general no la hay, así que en la mayoría de los casos debe agregarse un tercer ingrediente para compatibilizar la mezcla. Lo que se emplea casi siempre es un copolímero injertado, o uno de bloque que contenga unidades estructurales de los dos polímeros. Otras veces, se mezcla simplemente para reducir el costo de material. En otros casos, pequeñas cantidades de un polímero de alta calidad puede mejorar la del otro, al grado de permitir una nueva aplicación. Polímeros de bloque e injertos Se han desarrollado nuevos métodos interesantes para la síntesis de copolímeros de bloque e injertos. Estos métodos han encontrado aplicación practica en la preparación de poliestireno de alta resistencia al impacto, de los cauchos de elevada resistencia a la abrasión y de fibras acrílicas. Un principio de la copolimerización por injertos consiste en polimerizar un monómero, el monómero-B, en presencia de un polímero, el poli-A, de manera tal que los centros iniciadores de las reacciones de la segunda polimerización estén situados todos en el polímero original. Una forma particularmente efectiva de conseguir este resultado es someter el poli-A a la degradación mecánica en presencia del mono-B. Si las cadenas del polímero se rompen por la acción mecánica, se forman dos radicales libres en el punto de ruptura de la cadena. Estos dos radicales pueden utilizarse si se evita que se recombinen o desproporcionen uno con el otro o que sean consumidos por alguna otra impureza reactiva, como el oxígeno y en presencia de un monómero vinílico. Muchos tipos de agitación mecánica, particularmente el prensado en calandria, la molienda, la compresión en estado plástico y la agitación y sacudimiento en solución, conducen a la unión química del segundo monómero y el primer polímero. Para que la degradación mecánica sea efectiva, conviene que el poli-A tenga un peso molecular relativamente alto. Se han hecho grandes progresos en la injertación del estireno, ésteres acrílicos y acrilonitrilo al caucho y a muchos elastómeros sintéticos; los monómeros vinílicos también se ha injertado a la celulosa y derivados de esta, poliésteres, poliamidas, poli éteres y proteínas. Los productos resultantes combinan en forma muy interesante las propiedades de dos compuestos. Los trabajos sobre la radiación de injertos han progresado considerablemente, sobre todo mediante el empleo de mejores fuentes de radiación penetrante (aparato de Van der Graff, acelerador lineal, Co60 y Cs137) y por el descubrimiento de que la luz ultravioleta es capaz también de producir enlaces transversales e injertos en presencia de sensibilizadores. En muchos casos se ha reducido substancialmente la degradación indeseable del poli-A producida por la acción de la radiación y penetrante, mediante la aplicación de estabilizadores del tipo amina aromática di sulfuro aromático. Pueden obtenerse injertos muy efectivos de todos los tipos de polímeros vinílicos si la cadena del poli-A lleva un grupo amino aromático primario. Este grupo es aislado primero, después es nitrosílado.

Cadena

NH2

Cadena

NHCOCH2

después es nitrosílado. NO Cadena

NHCOCH2

Cadena

NCOCH2

La nitrosamina puede isomerizarse al diazoester, este a su vez, se disocia con desprendimiento de hidrógeno y produce un radical libre que se fija químicamente a la cadena: NO Cadena

NCOCH2

Cadena

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Cadena

N=NOCOCH2

+ OCOCH3 + N2 Quinto año de secundaria 217

7

Unidad IiV

El radical acilo se transfiere rápidamente con los átomos de hidrógeno disponibles y no inicia la polimerización del mono-B. Por este método se ha efectuado un injerto de monómeros vinílicos sobre el poliestireno parcialmente aminado. Una nueva forma de preparar los copolímeros de bloque se basa en la protección de la cadena que crece por propagación aniónica contra la terminación por solvatación del extremo de la cadena por el disolvente. Si el sodio se hace reaccionar a baja temperatura en tetrahidrofurano con naftaleno, se transfiere un electrón del sodio al sistema aromático: + Na +

Na+ +

La solución resultante es verde y muy sensible al oxígeno. Si se le agrega estireno, el color cambia a rojo debido a que el electrón solitario se transfiere al monómero estireno, que se dimeriza inmediatamente para formar un bis-anión conforme a la siguiente reacción:

+ H2C = CH

+ H 2C = C

2H2C = CH → - CH - CH - CH - CH -

Las cargas negativas están compensadas por dos iones de sodio, pero permanecen disociadas porque están fuertemente solvatadas por el tetrahidrofurano. Las cargas negativas del bis-ión son capaces de iniciar la polimerización del estireno, y a cada lado del centro iniciador crece una cadena hasta que es consumido todo el monómero, puesto que la solvatación por el disolvente evita la terminación (polímeros vivientes). Después de consumido el monoestireno puede agregarse otro monómero, y como la polimerización continua, se forman copo limeros de bloque cuya composición y peso molecular pueden regularse fácilmente por la adición de los componentes y por la terminación del crecimiento posterior de la cadena con oxígeno u otro interruptor de la etapa. Procesos de polimerización Existen diversos procesos para unir moléculas pequeñas con otras para formar moléculas grandes. Su clasificación se basa en el mecanismo por el cual se unen estructuras monómeras o en las condiciones experimentales de reacción. La mayor parte de los polímeros orgánicos se obtiene por reacciones de condensación o de adición. En la reacción de condensación, los monómeros se combinan con la formación y pérdida de moléculas pequeñas, como agua, alcohol, etc. Por ejemplo, en la formación de una poliamida. En las reacciones de adición, varias unidades monoméricas se unen, en presencia de un catalizador, como resultado de la reorganización de los enlaces C=C de cada una de ellas. Por ejemplo, en la formación del polietileno. El caucho natural, constituido por cadenas de poli-cis-isopreno, es un ejemplo de polímero de adición formado por unidades de cis-isopreno o metil-1,3 butadieno. Otro polímero natural del isopreno es el politrans-isopreno o gutapercha, el cual se utiliza para recubrir cables submarinos, pelotas de golf, etcétera. La polimerización puede efectuarse por distintos métodos o Mecanismos: Polimerización por adición •

CColegios olegios

218

Adición de moléculas pequeñas de un mismo tipo, unas a otras por apertura del doble enlace sin eliminación de ninguna parte de la molécula (polimerización de tipo vinilo).

T Trilce rilce

entral 6198 - 100 Central

Química •

Adición de pequeñas moléculas de un mismo tipo unas a otras por apertura de un anillo sin eliminación de ninguna parte de la molécula (polimerización tipo epóxido).



Adición de pequeñas moléculas de un mismo tipo unas a otras por apertura de un doble enlace con eliminación de una parte de la molécula (polimerización alifática del tipo diazo).



Adición de pequeñas moléculas unas a otras por ruptura del anillo con a eliminación de una parte de la molécula (polimerización del tipo -aminocarboxianhidro).



Adición de birradicales formados por des hidrogenación (polimerización tipo p-xileno).

Polimerización por condensación •

Formación de poliésteres, poliamidas, poliésteres, polianhidros, etc., por eliminación de agua o alcoholes, con moléculas bifuncionales, como ácidos o glicoles, di aminas, di esteres entre otros (polimerización del tipo poliésteres y poliamidas).



Formación de polihidrocarburos, por eliminación de halógenos o haluros de hidrógeno, con ayuda de catalizadores metálicos o de haluros metálicos (poli tópico del tipo de Friedel-Craffts y Ullmann).



Formación de polisulfuros o poli-poli sulfuros, por eliminación de cloruro de sodio, con haluros bifuncionales de alquilo o arilo y sulfuros alcalinos o poli, sulfuros alcalinos o por oxidación de di mercaptanos (poli condensación del tipo Thiokol).

Sabías que: El caucho es una sustancia plástica elástica y resistente que procede de la coagulación del látex de varios árboles de los países tropicales, principalmente del género hevea. También se puede encontrar caucho de otros dos tipos más: caucho sintético, que está producido en laboratorio mediante un grupo de sustancias obtenidas por polimeración y que posee las mismas propiedades que el caucho natural, aunque el sintético está menos valorado que el natural ya que el último es mucho más escaso que el primero. Otro tipo de caucho es el caucho vulcanizado, que es el que está tratado mediante azufre y calor.

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición La biotecnología realiza cambios solo en el aspecto exterior de los vegetales.

Explicación

II. Las propiedades de las micropartículas son similares a las macropartículas. 2. Completa: La ______________ es el uso de técnicas a nivel ______________ para alterar propiedades de los materiales biológicos. 3. Indica la composición del biodiésel B-70. 3. Relaciona: I.

A-A-A-A-A

II. A-B-A-B-A-B

A. Copolímero B. Homopolímero C. Polímero de injerto

Rpta: ______________

www.trilce.edu.pe

Rpta: ______________ 4. De las siguientes proposiciones: I.

Los biofiltros son sistemas que purifican al aire. Quinto año de secundaria 219

7

Unidad IiV

II. El biodiésel es una mezcla líquida de hidrocarburos.

8. Con respecto al compuesto:

(

III. Todos los polímeros son biodegradables. ¿Cuáles son correctas? a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

n

)

n

H

c)

I.

Solo III

Es una poliamida.

II. Es un Copolimero.

I, II y III

III. Es un polímero de injerto. 5. Con respecto a los transgénicos: I.

¿Cuáles son correctas?

Se obtienen de la modificación genética.

II. Son resistentes a plagas de insectos.

a)

d) I y II

¿Cuáles son correctas? I y II

d) Solo I

b) II y III e)

c)

b) Solo II e)

c)

Solo III

I,II y III

9. Para el compuesto:

III. Provienen de residuos inorgánicos.

a)

Solo I

O

N

C

N

I y III

Solo II

6. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda:

I.

C

N

O

N

n

Es un Homopolímero.

II. Es un polímero de una amida. III. Es un copolimero de injerto.

I.

Un polímero posee una estructura base llamada monómero.

¿Cuáles son correctas?

II. El polietileno es un homopolímero.

a)

III. La goma vulcanizada es un polímero termoestable.

d) I y II

a)

VVV

d) FVF

b) VVF e)

c)

CH3

VFV

VFF

I.

n

C=C-H=C

H H

H isopreno

I.

H CH3 H -C=C-H=CH H

n

Es un proceso de polimerización

II. El producto obtenido es un elastómero III. El reactante se denomina 2-metil-1,3butadieno

I y II

d) Solo I

b) II y III e)

I, II y III

c)

I y III

Solo III

II y III

La nanotecnología aprovecha la modificación de las propiedades al nivel de 10-9.

III. La gravedad y las fuerzas electrostáticas afectan a todas las partículas subatómicas. a)

VVV

d) FVF

b) VVF e)

c)

VFV

FV

11. Con respecto a una celda de combustible de Hidrógeno, se puede afirmar que: I.

a)

e)

c)

II. Las propiedades que se alteran a nivel microscópico se pueden visualizar a nivel macroscópico.

poliisopreno

¿Cuáles son correctas?

b) Solo II

10. Indicar con (V) verdadero o (F) falso según corresponda:

7. Con respecto a: H

Solo I

Es un dispositivo electroquímico.

II. Produce energía calorífica y eléctrica, sin combustión. III. Requiere del oxígeno gaseoso como agente oxidante.

CColegios olegios

220

T Trilce rilce

entral 6198 - 100 Central

Química 14. Con respecto al plasma, se puede afirmar que:

¿Cuáles son correctas? a)

I y II

d) Solo I

b) II y III e)

c)

I.

I y III

I, II y III

II. Es un estado de agregación con fuerzas intermoleculares intensas de London.

12. De los mencionados, ¿cuáles representan una solución a la contaminación atmosférica? I.

Está formado de un gas con iones y electrones.

III. Se encuentra a elevadas temperaturas. ¿Cuáles son correctas?

Uso de biofiltros

II. Uso de transgénicos

a)

III. Uso de celdas de combustible

d) I y III

a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

I y III

Un líquido cristalino tiene propiedades de solido y líquido.

II. Una pantalla de LCD contiene tres líquidos cristalinos. III. La solidificación de un líquido cristalino se realiza con voltajes superiores a 10 000 V. a)

VVV

d) FFV

b) VFV e)

c)

b) I y II e)

c)

II y III

Solo II

15. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda:

13. Indicar con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

Solo I

I.

Los superconductores tienen resistencia eléctrica casi nula.

II. La corrosión se produce en ambientes húmedos carentes de oxígeno gaseoso. III. Las pantallas de LCD tienen el mismo principio de funcionamiento que un televisor de plasma. a)

VVV

d) FFV

b) VVF e)

c)

FVF

VFF

VFF

FFF

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición La biotecnología realiza cambios a nivel celular de los vegetales.

Explicación

II. Las propiedades de las micro partículas son diferentes a las macropartículas. 2. Completa: La biotecnología es el uso de ______________ a nivel celular para alterar ______________ de los materiales biológicos. 3. Relaciona: I.

-CH2-CH2-CH2-CH2-

II. -CO-NH-CO-NH-

A. Copolímero B. Homopolímero C. Polímero de injerto

Rpta: ______________ www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 221

7

Unidad IiV

3. Indica la composición del biodiésel B-90-

a)

Rpta: ______________

I y II

d) Solo I

4. De las siguientes proposiciones: I.

¿Cuáles son correctas?

Los biofiltros son sistemas que purifican al aire y el agua.

II. El biodiésel es una mezcla líquida de aceite vegetal y petróleo.

b) II y III e)

c)

I y III

I, II y III

8. Con respecto al compuesto: I.

Es una poliamida.

II. Es un copolímero.

III. El polietileno es un homopolímero.

III. Es un copolímero de injerto.

¿Cuáles son correctas?

¿Cuáles son correctas?

a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

Solo I

d) I y II

I, II y III

b) Solo II e)

c)

Solo III

I, II y III

9. Para el compuesto:

5. Con respecto a los transgénicos: I.

a)

Se obtienen de la modificación mediante injertos.

II. Son resistentes a plagas de insectos.

O-CH2-OH-O2

O

OH

III. Provienen de residuos orgánicos. I.

¿Cuáles son correctas?

n

Es un homopolímero.

II. Es un polímero de un éster. a)

I y II

d) Solo I

b) II y III e)

c)

I y III

Solo II

¿Cuáles son correctas?

6. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

Un polímero posee una estructura base olefiníca.

II. El nylon 6 es un homopolímero. III. La goma vulcanizada es un polímero termoestable. a)

VVV

d) FVF

b) VVF e)

7. Con respecto a:

[ I.

CColegios olegios

222

H H

C=C

Cl H

III. Es un copolímero de injerto.

c)

VFV

VFF

a)

Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

II y III

10. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

La nanotecnología aprovecha la modificación de las propiedades al nivel de 10-9 m.

II. Las propiedades que se alteran a nivel microscópico influyen en todo el material. III. La gravedad y las fuerzas electrostáticas no afectan a las partículas subatómicas.

] ( )

H Cl C C n H H

Es un proceso de polimerización.

a)

VVV

d) FVF

b) VVF e)

c)

VFV

FFV

11. Con respecto a una celda de combustible de hidrógeno, se puede afirmar que:

II. El producto obtenido es un elastómero.

I.

III. El reactante se denomina cloroetileno.

II. Quema el hidrógeno en una combustión completa.

T Trilce rilce

Produce corriente eléctrica.

entral 6198 - 100 Central

Química III. El gas de hidrógeno experimenta una oxidación. ¿Cuáles son correctas? a)

I y II

b) II y III

d) Solo I

e)

c)

III. Uso de azufre y purificadores del aire.

nitrógeno

a)

c)

d) I y II

e)

como

e)

c)

VFF

FFF

Es un estado de agregación que contiene un gas con iones y electrones.

II. Son ejemplos de dicho estado el sol y los tubos fluorescentes. III. Se encuentra a temperaturas bajo cero.

a)

Solo I

d) I y III

b) I y II e)

c)

II y III

Solo II

15. Indicar con (V) verdadero o (F) falso según corresponda:

Solo III

I y III

I.

13. Indica con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: I.

b) VFV

¿Cuáles son correctas?

II. Uso de molinos de viento.

b) Solo II

d) FFV

I.

I, II y III

Uso de freones.

Solo I

VVV

14. Con respecto al plasma, se puede afirmar que:

I y III

12. De los mencionados, ¿cuáles representan una solución a la contaminación atmosférica? I.

a)

Un líquido cristalino es anisotrópico.

II. Una pantalla de LCD requiere de elevados voltajes. III. La propiedades de un líquido cristalino corresponden a un sólido.

Los superconductores resistencia eléctrica.

tienen

elevada

II. La corrosión se produce en ambientes húmedos con oxígeno gaseoso. III. Las pantallas de LCD tienen diferente funcionamiento que un televisor de plasma. a)

FVV

d) FFV

b) VVF e)

c)

FVF

VFF

Actividades complementarias

Investiga un poco más: Adquiera un producto transgénico en el supermercado, por ejemplo: una lechuga. Observa, compara con una lechuga natural y menciona tres diferencias:

Plasma Nanotecnología Líquidos cristalinos QUÍMICA APlICADA Biotecnología

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Biodiésel

Quinto año de secundaria 223

8

Unidad IiV

materiales de importanCia http://www.pepekitchen.com/wp-content/uploads/2009/04/azucar%20terrones1.jpg

QUímiCa

El azúcar blanco o común, también llamado de flor o refino, es el azúcar más refinado, con sus característicos granos pequeños. Es la ideal para endulzar bebidas como el café o el té, y para la mayoría de preparaciones de repostería y pastelería. Podemos usarla para hacer helados, cremas, natillas, flanes, pasteles, galletas, pastas quebradas, bizcochos, etc. La ventaja es que al disolverse en las masas líquidas o con ciertas grasas su granulado desaparece.

Leemos: La cafeína disminuye el sueño debido a que sus moléculas bloquean ciertos receptores del sistema nervioso, pues son los que se encargan de observar los niveles de cierta sustancia, cuyos efectos son sedantes en el cuerpo. Pero, ¿cuál es esa sustancia? La adenosina es una sustancia que, desde el momento en el que nos levantamos, está siendo producida por las neuronas de nuestro cerebro. Esta sustancia interviene en numerosos procesos bioquímicos en el cuerpo humano. También tiene efectos sedantes e inhibitorios en la actividad neuronal. El Sistema Nervioso Central es el que se encarga de regular los niveles de esta sustancia, por lo que después de cierto tiempo sentimos sueño, debido a la acumulación de la adenosina. Sin embargo, las moléculas de la cafeína, debido a su estructura similar a la adenosina, bloquean los receptores de adenosina, lo que explica la disminución del sueño. En este estado, con los receptores bloqueados, los estimulantes naturales como la dopamina, restablecen el estado de alerta en el cuerpo humano, al menos mientras dure el efecto de la cafeína. Por lo tanto, sacando conclusiones, digamos que si ahora que estoy escribiendo, me tomo una taza de café, realmente la cafeína no obliga al cerebro a trabajar más, sino más bien le dice que no le haga caso a esos duendecillos verdes que le dicen que es hora de dormir. El problema es que pasado el efecto, los cantidades acumuladas de adenosina vuelven a indicarle al cerebro y a todo el cuerpo que ya estamos en peores condiciones. Obviamente, los efectos son diferentes según las dosis, el peso, la edad, entre otros. También, no está de más mencionar que mientras más cansados nos encontremos, menos efecto tiene la cafeína, por lo que es mejor obedecer el reloj biológico, o cuando menos una pequeña siesta. CColegios olegios

224

T Trilce rilce

entral 6198 - 100 Central

Química Al parecer el desarrollo de la química no tiene límite, porque se sigue desarrollando nuevas técnicas y procedimientos para obtener nuevos materiales y mejorar los ya existentes. Sin embargo, existen sustancias y materiales químicos que afectan al medio ambiente y han puesto en peligro la salud del hombre, como por ejemplo:

Producto químico

Ejemplo de fuentes de exposición Anhidrido carbónico (CO2) Soldadura fermentación, fabricación, almacenamiento y uso de hielo seco. Monóxido de carbono (CO) Reparación de coches, soldadura; fundición de metales; conductores; bomberos Fumigación de invernaderos, Ácido sulfhídrico (H2S) abonos; pescas; decarga de pescado; manipulación de alcantarillado Cianuro (HCN) Electrosoldadura; galvanoplastía con niquel; cobre y plata; fumigación de barcos, casas, alimentos y suelos de invernaderos Anestesia general durante cirugía; Óxido nitroso (N2O) narcosis ligera en asistencia dental y parto.

Ejemplo de industrias con riesgo Industria metalúrgica, minería, fábricas de cervezas. Industria metalúrgica, minería, transportes, centrales eléctricas. Agricultura, pesquería.

Industria metalúrgicas, industrias químicas, viveros, minería, fábricas de gas. Hospitales, anestesiólogos.

cirujanos

y

También existen materiales esenciales para el hombre, por la energía que le proporcionan, como por ejemplo: Carbohidratos o glúcidos Los carbohidratos o hidratos de carbono están formados por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O) con la fórmula general (CH2O)n. Los carbohidratos incluyen azúcares, almidones, celulosa, y muchos otros compuestos que se encuentran en los organismos vivientes. Los carbohidratos básicos o azúcares simples se denominan monosacáridos. Azúcares simples pueden combinarse para formar carbohidratos más complejos. Los carbohidratos con dos azúcares simples se llaman disacáridos. Carbohidratos que consisten de dos a diez azúcares simples se llaman oligosacáridos, y los que tienen un número mayor se llaman polisacáridos. El azúcar y el algodón son carbohidratos Azúcares Los azúcares son hidratos de carbono generalmente blancos y cristalinos, solubles en agua y con un sabor dulce. los monosacáridos son azúcares simples Clasificación de monosacáridos basado en el número de carbonos Número de Carbonos Categoría Ejemplos 4 Tetrosa Eritrosa, Treosa 5 Pentosa Arabinosa, Ribosa, Ribulosa, Xilosa, Xilulosa, Lixosa 6 Hexosa Alosa, Altrosa, Fructosa, Galactosa, Glucosa, Gulosa, Idosa, Manosa, Sorbosa, Talosa, Tagatosa 7 Heptosa Sedoheptulosa

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Quinto año de secundaria 225

8

Unidad IiV

Las estructuras de los sacáridos se distinguen principalmente por la orientación de los grupos hidroxilos (-OH). Esta pequeña diferencia estructural tiene un gran efecto en las propiedades bioquímicas, las características organolépticas (e.g., sabor), y en las propiedades físicas como el punto de fusión y la rotación específica de la luz polarizada. Un monosacáridos de forma lineal que tiene un grupo carbonilo (C=O) en el carbono final formando un aldehído (-CHO) se clasifica como una aldosa. Cuando el grupo carbonilo está en un átomo interior formando una cetona, el monosacáridos se clasifica como una cetosa. Tetrosas

D-Eritrosa

D-Treosa

Pentosas

D-Ribosa

D-Arabinosa

D-Xilosa

D-Lixosa

La forma anular de la ribosa es un componente del ácido ribonucleico (ARN). La desoxirribosa, que se distingue de la ribosa por no tener un oxígeno en la posición 2, es un componente del ácido desoxirribonucleico (ADN). En los ácidos nucleicos, el grupo hidroxilo en el carbono numero 1 se reemplaza con bases nucleótidos.

Ribosa

Desoxirribosa

Hexosas Hexosas, como las que están ilustradas aquí, tienen la fórmula molecular C6H12O6. El químico alemán Emil Fischer (1852-1919) identificó los estereoisómeros de estas aldohexosas en 1894. Por este trabajo recibió un Premio Nobel en 1902.

D-Alosa CColegios olegios

226

T Trilce rilce

D-Altrosa

D-Glucosa

D-Manosa

entral 6198 - 100 Central

Química

D-Gulosa

D-Idosa

D-Galactosa

D-Talosa

Estructuras que tienen configuraciones opuestas solamente en un grupo hidroxilo, como la glucosa y la manosa, se llaman epímeros. La glucosa, también llamada dextrosa, es el azúcar más predominante en las plantas y los animales, y es el azúcar presente en la sangre. La forma lineal de la glucosa es un aldehído poli hídrico. En otras palabras, es una cadena de carbonos con varios grupos hidroxilos y un grupo aldehído. La fructosa, también llamada levulosa, está ilustrada aquí en forma lineal y anular. La relación entre estas formas se discute más tarde. La fructosa y la glucosa son los principales hidratos de carbono en la miel.

D-Tagatosa

D-Fructosa

Fructosa

Galactosa

Manosa

(una cetosa) D-sedoheptulosa

D-Glucosa

b-D-Glucosa

b-D-Glucosa

b-L-Glucosa

b-D-Glucosa

Ciclación de la glucosa

(una aldosa)

b-D-Glucosa

(forma de silla)

b-D-Glucosa

b-L-Glucosa

b-D-Glucosa (forma de bote)

www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 227

8

Unidad IiV

los disacáridos son carbohidratos formados por dos azúcares simples Descripción y componentes de los disacáridos: Disacárido sucrosa maltosa trehalosa lactosa melibiosa

Sucrosa

Descripción azúcar común producto de la hidrólisis del almidón producto de la hidrólisis del almidón se encuentra en los hongos se encuentra en plantas leguminosas

Lactosa

Componentes glucosa 1a → 2 fructosa glucosa 1a → 4 glucosa glucosa 1 a → 1glucosa galactosa 1b → 4 glucosa galactosa 1a → 6 glucosa

Maltosa

La sucrosa (o sacarosa), es el azúcar común refinado de la caña de azúcar y la remolacha azucarera. La sucrosa es el carbohidrato principal del azúcar moreno, azúcar tamizado, y de la melaza. La lactosa está formada por una molécula de glucosa y otra de galactosa. La intolerancia de lactosa es causada por una deficiencia de enzimas (lactasas) que desdoblan la molécula de lactosa en dos monosacáridos. La inhabilidad de digerir la lactosa resulta en la fermentación de este glúcido por bacterias intestinales que producen ácido láctico y gases que causan flatulencia, meteorismo, cólico abdominal, y diarrea. El yogur no causa estos problemas porque los microorganismos que transforman la leche en yogur consumen la lactosa. La maltosa consiste de dos moléculas de a → D-glucosa con el enlace alfa del carbono 1 de una molécula conectado al oxígeno en el carbono 4 de la segunda molécula. Esta unión se llama un enlace glicosídico 1a → 4 (también se llama "enlace glucosídico" en muchos textos en español). La trehalosa consiste de dos moléculas de -D-glucosa conectadas con un enlace 1a →1. La celobiosa es un disacárido formado por dos moléculas de -D-glucosa conectadas por un enlace 1b →4 como la celulosa. La celobiosa no tiene sabor, mientras que la maltosa y la trehalosa son aproximadamente una tercera parte tan dulces como la sucrosa. los polisacáridos son polímeros de azúcares simples Muchos polisacáridos, a diferencia de los azúcares, son insolubles en agua. La fibra dietética consiste de polisacáridos y oligosacáridos que resisten la digestión y la absorción en el intestino delgado, pero son completamente o parcialmente fermentados por microorganismos en el intestino grueso. Los polisacáridos que se describen a continuación son muy importantes en la nutrición, la biología, o la preparación de alimentos. Almidón El almidón es la forma principal de reservas de carbohidratos en los vegetales. El almidón es una mezcla de dos sustancias: amilosa, un polisacárido esencialmente lineal, y amilopectina, un polisacárido con una estructura muy ramificada. Las dos formas de almidón son polímeros de a → - D - Glucosa. Los almidones naturales contienen 10-20% de amilosa y 80-90% de amilopectina. La amilosa forma una dispersión coloidal en agua caliente que ayuda a espesar caldos o salsas, mientras que la amilopectina es completamente insoluble.

CColegios olegios

228

T Trilce rilce

entral 6198 - 100 Central

Química •

Las moléculas de amilosa consisten típicamente de 200 a 20 000 unidades de glucosa que se despliegan en forma de hélix como consecuencia de los ángulos en los enlaces entre las moléculas de glucosa.

Amilosa •

La amilopectina se distingue de la amilosa por ser muy ramificada. Cadenas laterales cortas conteniendo aproximadamente 30 unidades de glucosa se unen con enlaces 1a →6 cada veinte o treinta unidades de glucosa a lo largo de las cadenas principales. Las moléculas de amilopectina pueden contener hasta dos millones de unidades de glucosa.

Amilopectina

Las cadenas laterales se agrupan dentro de la molécula de amilopectina Los almidones se transforman en muchos productos comerciales por medio de hidrólisis usando ácidos o enzimas como catalizadores. La hidrólisis es una reacción química que desdobla cadenas largas de polisacáridos por la acción del agua para producir cadenas más pequeñas o carbohidratos simples. Los productos resultantes son asignados un valor de equivalencia en dextrosa (DE) que está relacionado al nivel de hidrólisis realizado. Un DE con valor de 100 corresponde al almidón completamente hidrolizado, que es la glucosa (dextrosa) pura. Las dextrinas son un grupo de carbohidratos producidos por la hidrolisis del almidón. Las dextrinas son polímeros de cadena corta que consisten de moléculas de D-glucosa unidas por enlaces glicosídicos 1a →4 o 1a →6. La maltodextrina es un almidón parcialmente hidrolizado que no es dulce y que tiene un valor DE menor de 20. Los jarabes, como el jarabe de maíz o miel de maíz, provienen del almidón de maíz y tienen valores DE de 20 a 91. La dextrosa comercial tiene valores DE de 92 a 99. Sólidos de jarabe de maíz son productos semicristalinos o polvos amorfos de poca dulzura con DE de 20 a 36 que se producen secando el jarabe de maíz al vacio o por atomización en cámara secadora. El jarabe de maíz de alta fructosa (JMAF), que se usa comúnmente en la producción de refrescos, se produce tratando el jarabe de maíz con enzimas que convierten una porción de la glucosa a fructosa. El jarabe de maíz de alta www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe

Quinto año de secundaria 229

8

Unidad IiV

fructosa contiene aproximadamente 42% a 55% de fructosa y el resto consiste principalmente de glucosa. El almidón modificado es un almidón alterado por procesos mecánicos o químicos para estabilizar geles de almidón hechas con agua caliente. Sin modificación, geles de almidón y agua pierden su viscosidad o adquieren una textura plástica después de varias horas. Los jarabes de glucosa hidrogenados se producen hidrolizando almidón, y después hidrogenando el jarabe resultante para producir azúcar-alcoholes como el maltitol, el sorbitol, y otros oligo- y polisacáridos hidrogenados. La polidextrosa (poli-D-glucosa) es un polímero muy ramificado con muchos tipos de enlaces glicosídicos. Se produce calentando dextrosa con un catalizador ácido y purificando el resultante polímero soluble en agua. La polidextrosa se usa como voluminizador en productos alimenticios porque no tiene sabor y es semejante a la fibra en su resistencia a la digestión. El almidón resistente es almidón comestible que no se degrada en el estómago, pero se fermenta por la microflora en el intestino grueso. Dulzura relativa de varios carbohidratos fructosa

173

azúcar invertido*

120

JMAF (42% fructosa)

120

sucrosa

100

xilitol

100

tagatosa

92

glucosa

74

jarabe de maíz (DE alto)

70

sorbitol

55

mannitol

50

trehalosa

45

jarabe de maíz ordinario

40

galactosa

32

maltosa

32

lactosa

15

* El azúcar invertido es una mezcla de glucosa y fructosa que se encuentra en las frutas.

Practiquemos 1. Explica las siguientes proposiciones: Proposición I. El consumo de carbohidratos es necesario para desarrollar ciertos órganos del cuerpo humano. II. La lactosa, la fructosa y la sacarosa son monosacaridos.

Explicación

2. Completa: El sabor dulce de la ______________ se debe al contenido de ______________ que además contiene glucosa. CColegios olegios

230

T Trilce rilce

entral 6198 - 100 Central

Química 3. Relaciona: I.

Glucosa

A. Disacárido

II. Lactosa

B. Monosacárido

8. Respecto al enlace metálico, indique la secuencia correcta, después de determinar si la proposición es verdadera (V) o falsa (F): I.

C. Polisacárido Rpta: ______________ 4. ¿Qué tipo de enlace une a los monosacáridos, para formar un disacárido o un polisacárido? Rpta: ______________

6. Dadas las siguientes proposiciones respecto al concepto de orbital atómico: Está determinado por la trayectoria seguida por un electrón.

II. Es la zona de máxima probabilidad de hallar al electrón o par de electrones. III. Queda descrito por los números cuánticos n, l y ml. Son correctas: a)

Solo l

d) II y III

b) Solo III e)

c)

l y Il

La electronegatividad de un elemento es la capacidad para atraer los electrones en un enlace químico.

II. Si un elemento posee una alta electronegatividad, también tiene una baja energía de ionización. III. En los compuestos covalentes, la diferencia de electronegatividad entre los átomos que forman un enlace permiten determinar la polaridad de las moléculas. a)

VFF

d) FVF

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b) VVV e)

FFF

d) FVF

b) VVV e)

c)

VFV

FFF

a) Cr207-2 cromato b) HPO42- di hidrógeno fosfato c) H2PO41- di hidrógeno fosfito d) MnO41- permanganito e) HCO31- bicarbonato 10. Respecto a los sólidos, señale la alternativa que presenta la secuencia correcta, después de determinar si la proposición es verdadera (V) o falsa (F):

I y III

7. Señale la alternativa que presenta la secuencia correcta, después de determinar si la proposición es verdadera (V) o falsa (F): I.

III. Se forma en aquellos elementos que tienen un orbital externo tipos.

9. Indique el ión que presenta la nomenclatura correcta.

Rpta: ______________

I.

II. Debido a este tipo de enlace, los metales son buenos conductores de le corriente eléctrica.

a)

5. ¿Qué tipo de polímero es el almidón?

Se presenta en dos elementos de los grupos IA y VIIA.

FFF

c)

VFV

I.

El hielo es un sólido cristalino.

II. Las estructuras cristalinas se forman por la repetición tridimensional de la llamada celda unitaria. III. De acuerdo al diagrama de fases del agua, ésta puede sublimar a presiones menores que la correspondiente al punto triple. a)

VVV

d) VFV

b) FVV e)

c)

FVF

FFF

11. Una muestra de glucosa (C16H12O6) contiene 4x1022 átomos de carbono, ¿cuántos moles de glucosa contienen la muestra? Dato: N.A. = 6,02 x 1023

Quinto año de secundaria 231

8

Unidad IiV

a)

6,6 x 10-3 b) 1,1 x 102 c)

6,6 x 102

e)

d) 1,1 x 10-1 e) 6,6 x 10-3 12. La azida de sodio NaN3, se obtiene mediante la siguiente reacción: 3NaNH2+ NaNO3 → NaN2+3NaOH + NH3 Calcule el rendimiento de esta reacción si se producen 1,81 g de NaN3 como resultado de la reacción de 5 g de amida de sodio (NaNH2), con 10 g de nitrato de sodio (NaNO3). Masas molares (g/mol): NaNH2 = 39; NaN3 = 65; NaNO3 = 85 a)

18,1

d) 65,3

b) 27,7 e)

d) 0,092; 0,354; 1,062

c)

42,7

85,0

14. Calcule la concentración molar (mol/L) de los iones hidronio H3O+ en una solución preparada, mezclando 450 mL de una solución acuosa de HCI 0,03 M con 350 mL de una solución acuosa de NaOH 0,035 M. a)

1,20 x 10-3

b) 1,25 x 10-3

c)

1,35 x 10-3

d) 1,45 x 10-3

e)

1,56 x 10-3

15. Indique en qué casos ocurrirán reacciones espontáneas. I.

13. En un recipiente de 10 L se introduce una mezcla de 4 moles de nitrógeno y 12 moles de hidrógeno, elevándose la temperatura del mismo hasta 1000 K. Transcurrido un tiempo se establece el equilibrio: 3H2(g) + N2(g) → 2NH3(g) En estas condiciones se determina que el N2 ha reaccionado en un 11,5% molar.

0359; 0,092; 1,062

Se sumerge un alambre de hierro en una solución 1,0 M de CuSO4 (ac)

II. Se sumerge un trozo de zinc en una solución 1,0 M de CuSO4 (ac) III. Se sumerge una placa de cobre en una solución de FeSO4 (ac) 1,0 M Datos: potenciales estándar (voltios): E° (Fe2+/Fe) = -0,44

Calcule las concentraciones (en mol/L) del H2, N2 y NH3 en el equilibrio, respectivamente.

E° (Cu2+/Cu) = + 0,34

a)

a)

1,062; 0,354; 0,092

b) 1,062; 0,092; 0,354 c)

E° (Zn2+/Zn)= -0,76 Solo I

d) I y II

b) Solo II e)

c)

Solo III

II y III

0,354; 1,062; 0,092

Tarea domiciliaria Comprensión de la información 1. Explica las siguientes proposiciones: I.

Proposición Los polisacáridos homopolímeros.

Explicación son

II. Dos monosacáridos se unen por enlace glucosídico para formar un disacárido.

CColegios olegios

232

T Trilce rilce

entral 6198 - 100 Central

Química 2. Completa:

dañino para la Tierra.

La base principal de los………es la………….., cuyas moléculas se unen por enlace glucosídico.

III. La lluvia ácida es causada, en parte, por el dióxido de azufre que se genere en la quema de combustible fósiles. Son correctas:

3. Relaciona correctamente: a) I.

Fructosa

A. Disacárido

II. Celulosa

Solo I

d) I y III

b) Solo II e)

c)

Solo III

l,ll y lll

B. Monosacárido C. Polisacárido

Rpta: ______________ 4. Indica la representación química del almidón.

8. Para proteger los buques de la corrosión se utilizan los llamados “zinques” (bloques de zinc), los que se adhieren a su estructura de acero, por debajo de la lineada flotación. Al respecto, cuáles de las siguientes proposiciones son correctas? I.

Rpta: ______________

Durante el proceso de la corrosión se forman celdas galvánicas.

II. Los zinques actúan como ánodo. 5. ¿Qué tipo de polímero es la celulosa?

III. El zinc que presenta un potencial de oxidación mayor que el acero.

Rpta: ______________ a) 6. Dada la siguiente estructura química: CH2 — CH3 CH2 = CH — CH — CH = C CH3 CH3 — CH — CH3

d) I y III

e)

c)

Solo III

I, II y III

Masas atómicas: H = 1 N = 14 a)

5-propil-3,6-dimetll-1,4- hexadieno

b) Solo II

9. Si 2,2 x 10-4 moles de nitrógeno molecular gaseoso efunden en un tiempo t a través de un pequeño orificio, ¿cuántos moles de hidrógeno molecular gaseoso efunden a través del mismo orificio en el mismo tiempo y a las mismas condiciones de presión y temperatura?

¿Cuál es el nombre correcto? a)

Solo I

2,2 x 104 b) 4,2 x 104 c)

d) 8,2 x 10 e)

6,2 x 104

1,0 x 10

b) 5-propil-5-etil-3-etil-1,4-pentadieno c)

5-isopropil-3,6-dimetil-1,4-hexadieno

d) 1-etil-1-propil-3-etil-1,4-pentadieno e)

10. Dadas las siguientes proposiciones referidas a la solubilidad del sulfato de sodio (Na2SO4) en agua:

5-etil-3,6-dimetil-1,4-heptadieno I.

7. Dadas las siguientes proposiciones relativas a los problemas globales de contaminación: I.

Entre los principales causantes de la disminución de la capa de ozono están algunos refrigerantes y disolventes.

II. El efecto invernadero siempre ha sido www.trilce.edu.pe www.trilce.edu.pe

Si se enfría una solución saturada de 80 ºC a 20 °C se podría disolver 24 g más de la sal por cada 150 g de agua.

II. A 20 °C una solución insaturada tiene una concentración menor que 120 g de la sal por cada 200 g de agua. III. A 40 ºC una solución sobresaturada tiene una concentración mayor que 3,70 molar. Considere la densidad del agua = 1 g/cm3 Quinto año de secundaria 233

8

Unidad IiV

Datos: Masas molares atómicas: H=1; 0=16; Na=23; S=32

12. Luego de balancear por el método del ion electrón la siguiente reacción:

Solubilidad del sulfato de sodio

Cu2O(s)+HNO3(ac) → Cu(NO3) 2(ac) +NO(g) y por lo tanto completar la ecuación química, calcule la suma de los coeficientes de la ecuación final.

(g Na2SO4/100g H2O): 20º C 40º C

80º C

60

44

53

Son verdaderas: a)

Solo l

a)

b) Solo II

d) l y II

e)

c)

Solo III

4

d) 32

O // a) CH3 — C \ OCH2 (CH2)4 CH3 O // b) CH3 CH2— C \ OCH2(CH2)3 CH3

16

40

13. Para la siguiente reacción en equilibrio a 25°C: C(s) + H2O(g) +131,29 kJ/mol→CO(g) + H2(g) Señale la alternativa que presenta la secuencia correcta, después de determinar si la proposición es verdadera (V) o falsa (F): I.

Un incremento de la temperatura desplaza el equilibrio hacia los productos.

II. Si se aumenta la cantidad de C(s), el equilibrio no es afectado. III. Si se incrementa la cantidad de H2O(g) el equilibrio se desplaza hacia los productos. a)

VVF

b) FVV

d) VFV

e)

c)

FVF

VVV

O // c) CH3 — C \ OCH2(CH2)6 CH3

14. Señale cuál de las especies químicas se comporta como un ácido de Lewis.

O // d) CH3 (CH2) CH2 C \ OCH2 CH3

15. Dado el compuesto A:

O // e) CH3 (CH2)6 CH2 C \ OCH3

a)

PH3

T Trilce rilce

b) CH4

d) NH3

H

e)

c)

AlCl3

SiO2

Cl

\

/ C=C

/

\

Cl

H

Y el compuesto B: Cl

Cl

\

/

C=C /

234

e)

c)

I,II y III

11. El aroma y el sabor, características de las naranjas, se deben en parte al éster acetato de n-octilo. Marque la estructura que corresponda a este compuesto.

CColegios olegios

b) 8

\

entral 6198 - 100 Central

Química H

de ebullición que el compuesto B.

H

Señale la alternativa que presenta la secuencia correcta, después de determinar si la proposición es verdadera (V) o falsa (F): I.

El compuesto A tiene menor temperatura

II. Cualquier carbono del compuesto A es híbrida en sp. III. En el compuesto B el doble enlace está constituido por un enlace a)

VVV

b) VFV

d) FVF

e)

c)

VVF

FFV

Actividades complementarias

Investiga un poco más: Considerando que la glucosa es una aldohexosa, dibuje todos los isómeros de la glucosa: CH2OH C H

O OH

H

Monosacáridos de interés biológico

C Glucosa: sustancia muy difundida tanto entre los vegetales (uvas) OH como entre los animales. Forma parte de muchos disacáridos y polisacáridos. Importante fuente de energía de las células. En la sangre hay un uno por mil de glucosa procedente de la digestión.

C OH

H

C H

C

H

OH

QUÍMICA

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Compuestos

Compuestos

industriales

biológicos

Compuestos

Compuestos

inorgánicos

industriales

Quinto año de secundaria 235

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