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Ingreso de la Facultad de Ciencias Exactas,
Físico-Químicas y Naturales
Módulo de Química
Universidad Nacional de Río Cuarto
Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales
w w w. e x a . u n r c . e d u . a r
Ingreso de la Facultad de Ciencias Exactas,
Físico-Químicas
Integración a ylaNaturales
vida universitaria
Módulo
de Química
a través
de las TIC
Equipo docente:
Elisa Milanesio
Marcela Altamirano
Universidad Nacional de Río Cuarto
Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales
Ingreso de la Facultad de Ciencias Exactas,
Físico-Químicas
Integración a ylaNaturales
vida universitaria
Módulo
de Química
a través
de las TIC
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Este material ha sido elaborado en forma conjunta con los docentes y el Centro de Planificación, Evaluación e Investigación de Procesos
Educativos en Red (CEPEIPER), dependiente de la Secretaría Académica de la UNRC en el marco del Proyecto de Ingreso,
Orientaciones para el Diseño, Implementación y Evaluación de Proyectos para la Integración a la Cultura Universitaria 2016-2019.
UNRC- Secretaría Académica - CEPEIPER
Modulo Química
Contenido
Introducción ......................................................................................... 2
Enlace Químico..................................................................................... 4
Electrones de Valencia .................................................................... 5
Número de Oxidación ...................................................................... 5
Fórmulas Químicas ......................................................................... 5
Estructura de Lewis ......................................................................... 6
Teoría del Octeto ............................................................................. 6
Tipos de Enlace ............................................................................... 6
Grupos funcionales ......................................................................... 9
Actividades .................................................................................... 10
Nomenclatura ..................................................................................... 13
Compuestos inorgánicos .............................................................. 14
Principio de electroneutralidad ................................................ 14
Formación de Compuestos ...................................................... 14
Actividades .................................................................................... 17
Actividades .................................................................................... 22
Estequiometría ................................................................................... 23
Masa Atómica ............................................................................... 24
Átomo-gramo y número de Avogadro ..................................... 24
Mol y peso molecular .................................................................... 25
Actividades .................................................................................... 25
Actividad de Lectoescritura ......................................................... 27
Bibliografía ......................................................................................... 31
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Modulo Química
Introducción
La Química es muy divertida y es por ello que nos gustaría
compartir con vos un poco de la emoción que nos causa la química y
del placer de aprender acerca de ella.
333333
Los caracteres chinos para la química significan
“el estudio del cambio”
Aprender química enriquecerá tu vida a través de una mejor
comprensión del mundo natural, de las cuestiones tecnológicas que se
nos presentan actualmente y de las opciones que tenemos como
ciudadanos en una sociedad científica y tecnológica.
¿Cómo funciona el cuerpo humano? ¿Cura la aspirina nuestros
dolores de cabeza? ¿Es tóxica la sal común? ¿Pueden los científicos
curar las enfermedades de origen genético? ¿Por qué unas veces
estamos alegres y otras nos sentimos tristes? ¿Cómo mata bacterias la
penicilina? Los químicos han encontrado respuestas a preguntas como
estas y continúan buscando el conocimiento que les abrirá las puertas
de otros secretos de nuestro universo. A medida que estos misterios se
resuelven, la dirección de nuestra existencia suele cambiar, a veces de
manera extraordinaria.
Vivimos en un mundo químico: un mundo de fármacos,
biocidas, aditivos para alimentos, fertilizantes, detergentes, cosméticos
y plásticos. Habitamos un mundo donde hay residuos tóxicos, aire y
agua contaminados y reservas de petróleo que se agotan. El
conocimiento de la química te ayudará a entender mejor los beneficios
y los peligros que ofrece este mundo y te permitirá tomar decisiones
inteligentes en el futuro.
Todos somos químicamente dependientes. Aún en el vientre
materno, dependemos de un suministro constante de oxígeno, agua,
glucosa y muchas otras sustancias químicas. Nuestro organismo es
una compleja fábrica química. En nuestro interior se llevan a cabo miles
de reacciones químicas que permiten que nuestro organismo funcione
correctamente. Estas reacciones químicas hacen posible pensar,
aprender, hacer ejercicio, sentirse alegre o triste. Un equilibrio
adecuado de los alimentos correctos aporta las sustancias químicas y
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2
Modulo Química
genera las reacciones que necesitamos para funcionar de la mejor
manera posible.
El estudio de la química no es necesariamente difícil y tedioso.
Por el contrario, puede enriquecer tu vida de muchas maneras, a través
de una mejor comprensión de tu cuerpo, tu mente, tu entorno y el
mundo en el que vives.
En este módulo abordaremos los siguientes temas: Enlace Químico,
Nomenclatura y Estequiometría.
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Modulo Química
Enlace Químico
El mundo material que nos rodea está formado por elementos,
compuestos y mezclas. Si observas a tu alrededor te darás cuenta que
las rocas, la tierra, los árboles, las nubes, los seres humanos, etc. son
mezclas complejas de elementos y compuestos químicos en los que
necesariamente hay distintos tipos de átomos enlazados entre sí. Uno
de los aspectos más relevantes de la química es la búsqueda de
explicaciones del cómo y el porqué se unen los átomos.
La forma en que los átomos se enlazan ejerce un efecto
profundo sobre las propiedades físicas y químicas de las sustancias.
Un ejemplo de ello lo encontramos en el gráfito y el diamante,
los cuales son alótropos del carbono. El grafito es un material suave,
resbaloso y quebradizo, que se emplea como lubricante de cerradura y
para escritura. El diamante es uno de los materiales más duros que se
conoce, valioso como piedra preciosa y utilizado para fabricar
herramientas de corte industrial. Entonces, te preguntarás
¿Por qué estos materiales formados únicamente por átomos
de carbono presentan propiedades tan diferentes?
La respuesta se encuentra en las distintas formas en que los
átomos de carbono se enlazan entre sí. En el grafito los átomos de
carbono, forman capas de forma hexagonal, que al deslizarse sobre una
hoja de papel van quedando sobre la superficie, en cambio, en el
diamante, estos mismos átomos se unen formando estructuras
tetraédricas mucho más rígidas.
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Modulo Química
Electrones de Valencia
A los electrones externos de un átomo se les conoce
como electrones de valencia. Estos juegan un papel muy importante en
la formación de los enlaces químicos entre los átomos e iones y son los
responsables de las propiedades químicas de los mismos.
Número de Oxidación
El número de oxidación es un indicador que compara el
ambiente electrónico de un átomo en una molécula con el ambiente
electrónico de un átomo aislado del mismo elemento.
Los números de oxidación son convencionales; se trata de un
numero entero, positivo, negativo o cero, que se asigna a cada
elemento presente en un compuesto y está referido, al número de
cargas reales o aparentes que tendría un átomo en una molécula (o una
celda unitaria), si los electrones fueran transferidos totalmente.
Fórmulas Químicas
Una fórmula química se usa para expresar la
composición cualitativa y cuantitativa de las moléculas o las unidades
fórmulas que constituyen una sustancia molecular o reticular
respectivamente.
SO2 O2 CaO
NH4Cl
Ca3(PO4)2 Mg(OH)2 AlH3
Una fórmula química está constituida por símbolos y
subíndices.
Los símbolos químicos, representan macroscópicamente el
tipo de elementos presentes en el compuesto.
Los subíndices, representan el número de átomos de esos
elementos presentes en el compuesto o el número relativo de iones en
una celda unitaria de un compuesto iónico. Se escribe siempre en la
parte inferior derecha del símbolo químico.
símbolos
Fe2(SO4)3
subíndices
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Modulo Química
Estructura de Lewis
Lewis propuso una representación pictórica para los
electrones de valencia, en la que utilizo puntos, cruces o círculos,
con la finalidad de explicar didácticamente, la forma como se
transfieren o
comparten los electrones cuando los átomos se unen.
Te invitamos a ver este video
sobre Estructuras de Lewis
Teoría del Octeto
Se denomina enlace químico a la fuerza que mantiene unidos a
los átomos o a los iones y forman distintas sustancias. La teoría que
explica los enlaces químicos entre los átomos es conocida como Teoría
del Octeto. Esta teoría establece que en las uniones entre los átomos
intervienen los electrones de la capa externa. Sus premisas
fundamentales son las siguientes:
-Los gases nobles (neón (Ne), argón (Ar), criptón (Kr), xenón
(Xe) y radón (Rn) ), por tener 8 electrones en su nivel energético externo
son estables y no presentan reactividad química. Lo mismo ocurre con
el helio (He), que tiene 2 electrones que completan su primer nivel.
-La actividad química de metales y no metales se explica por
la tendencia de adquirir una estructura estable, similar a la del
gas inerte más próximo en la tabla periódica.
-Dicha estructura electrónica, similar a la del gas noble, se
logra si un átomo pierde, gana o comparte electrones
Tipos de Enlace
Los átomos se enlazan entre sí formando la gran diversidad de
sustancias que se conocen. Dichas sustancias poseen diferentes
propiedades, que dependen, en parte, de las diferentes maneras en que
se enlazan los átomos. Los enlaces permite agrupar las sustancia en
tres grandes tipos: covalentes, iónicas y metálicas. Además de los
enlaces químicos entre átomos, también existen fuerzas
intermoleculares, que, como su nombre lo indica, mantienen unidas las
moléculas.
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Modulo Química
Se denomina enlace químico a la fuerza que mantiene
unidos a los átomos o a los iones y forman distintas
sustancias.
Los enlaces se pueden clasificar en tres grupos principales:
enlaces iónicos, enlaces covalentes y enlaces metálicos.
Enlace iónico: es la fuerza de atracción eléctrica que existe entre los
iones de cargas opuestas (cationes – aniones) que los mantienen
juntos en una estructura cristalina. Resulta de la transferencia de uno
o más electrones desde un elemento electropositivo hacia el elemento
electronegativo. El enlace iónico ocurre cuando en el enlace, uno de los
átomos capta electrones del otro. La atracción electrostática entre los
iones de carga opuesta causa que se unan y formen un compuesto
químico simple, aquí no se fusionan; sino que uno da y otro recibe.
Para que un enlace iónico se genere es necesario que la diferencia de
electronegatividades sea más que 1, 9.
La electronegatividad de un
elemento es la capacidad que
tiene un átomo de dicho
elemento para atraer hacia sí
los electrones de un enlace.
Enlace Covalente: se define como la fuerza de atracción que resulta al
compartir electrones entre dos átomos no metálicos. Se presenta
cuando átomos no metálicos tienen valores de electronegatividades
iguales o muy cercanos se unen entre si compartiendo sus electrones.
•
Enlace covalente no polar: es cuando la diferencia de
electronegatividad entre los dos átomos unidos es cero.
Ej.: I2 – O2 – Br2 – H2
•
Enlace covalente polar: se forma cuando al unirse átomos
diferentes, la diferencia de electronegatividades es mayor a
cero y menor a 1,9. Ej.: H2O - HCl - NH3.
En este tipo de enlace el par de electrones compartidos
queda más cerca del átomo más electronegativo.
•
Enlace covalente simple: enlace formado por la unión de
dos átomos de elementos no metálicos al compartir un par
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Modulo Química
de electrones entre ellos, donde cada átomo aporta un
electrón. Ej.: H2- HF – CCl4 – NH3
•
Enlace covalente doble: es el enlace que se forma por una
unión de dos átomos de elementos no metálicos al
compartir dos pares de electrones entre ellos, donde cada
átomo aporta dos electrones. Ej.: O2 – CO2
•
Enlace covalente triple: se define como el enlace formado
por la unión de dos átomos de elementos no metálicos al
compartir tres pares de electrones entre ellos, donde cada
átomo aporta tres electrones. Ej.: N2 – HCN – CO.
•
Enlace covalente coordinado: se define como la unión
química entre dos átomos de elementos no metálicos que
resulta de compartir un par de electrones, los cuales son
aportados por uno de los átomos y el otro solo contribuye
con un orbital vacío. Este enlace se simboliza con una
flecha para indicar la procedencia de los dos electrones,
porque una vez formado, este es idéntico al enlace
covalente simple.
Molécula Homonuclear:
partícula formada por
átomos del mismo elemento.
Molécula Heteronuclear:
partícula formada por
átomos de diferentes
elementos.
Enlace metálico: los metales forman una red cristalina cuyos nudos
están constituidos por los cationes. Los electrones de enlaces están
deslocalizados y se desplazan entre los cationes en distintas
direcciones. De ello resulta una estructura de iones positivos que
parecen estar inmersos en un mar de electrones. La fuerza de cohesión
entre esos cationes y los electrones deslocalizados forma un tipo de
enlace entre átomos que se denomina enlace metálico.
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Modulo Química
Grupos funcionales
Se conocen como grupos funcionales a las características
funcionales que hacen posible la clasificación de los compuestos
familias. Un grupo funcional es un grupo de átomos que tienen un
comportamiento químico característico en todas las moléculas en las
que aparece. La química de todas las moléculas orgánicas,
independientemente de su tamaño y complejidad, está determinada por
los grupos funcionales que contiene.
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Modulo Química
Actividades
A continuación, te invitamos a resolver las siguientes
actividades en relación a los temas vistos con anterioridad.
1.-a- En una formula química, el número que indica los átomos
presentes en una molécula o en una celda unitaria se denomina:
i- número de oxidación
ii- subíndices
iii- superíndices
iv- números atómicos
b- Un grupo de átomos que actúan juntos, como si fueran un solo
átomo cargado, es un…
i-
Ion poliatómico
ii-
Molécula
iii-
Ion negativo
iv-
Metal
c- Un enlace químico que se presenta cuando los átomos comparten
electrones entre si se denomina..
i- Iónico
ii- Metálico
iii- Covalente
d- ¿Cuántos electrones se necesitan en los niveles de energía de la
mayoría de los átomos, para que sean químicamente estables?
i- 2
ii- 6
iii- 4
iv- 8
e- ¿Qué tipo de enlace químico se forma cuando los electrones se
transfieren de un átomo a otro?
i-
Iónico
ii- Covalente
iii- Magnético
iv- Metálico
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Modulo Química
f- ¿Cómo se denomina la fuerza que mantiene unidos a los átomos en
un compuesto?
i- Fórmula química
ii- Número químico
iii- Enlace químico
2- Utiliza las estructuras de Lewis para mostrar la formación de
enlaces covalentes simples entre los siguientes átomos
a- 2 átomos de cloro
b- 4 átomos de hidrogeno y 1 átomo de carbono
c- 1 átomo de nitrógeno y 3 átomos de hidrogeno
d- 2 átomos de hidrogeno y 1 átomo de azufre
e- 2 átomos de hidrogeno y uno de oxigeno
f- 1 átomo de hidrogeno y 1 átomo de bromo
3- Completa las siguientes estructuras de Lewis, señalando mediante
guiones o flechas los tipos de enlace que se presentan entre los
átomos en cada una de las siguientes moléculas.
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Modulo Química
4- Investiga qué tipo de propiedades tienen los compuestos iónicos, los
compuestos covalentes no polares y los compuestos covalentes
polares.
5- Contesta el siguiente crucigrama
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Modulo Química
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Nomenclatura
Los símbolos de los elementos son signos abreviados que
usan los científicos y deben entrar a formar parte del vocabulario del
estudiante de química.
Un símbolo encierra una gran cantidad de Información,
identifica un elemento y también puede representar al átomo de un
elemento cuando se emplea en la fórmula de un compuesto. La fórmula
del metanol es CH4O; esto significa que es un compuesto de carbono,
hidrógeno y oxígeno y que la proporción de sus átomos es 1 :4: l. La
proporción de los átomos de hierro y cloro en FeCl3 es 1:3.
Para ver una tabla periódica
dinámica puede entrar a aquí
Los elementos se ubican en la tabla periódica ordenados
según su número atómico (número de protones que hay en el núcleo).
Fig. 1. Tabla Periódica
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Compuestos inorgánicos
Principio de electroneutralidad
El principio básico de aplicación en el manejo del concepto de
número de oxidación es la electroneutralidad de la materia. Es decir
que, en cualquier compuesto (iónico o covalente) la suma algebraica de
los números de oxidación de todos los elementos combinados es cero.
En general, los metales tienen números de oxidación positivos
y los no metales tienen número de oxidación negativos cuando están
combinados directamente. En los compuestos formados por no
metales, al más electronegativo se le asigna el número de oxidación
negativo.
Para asignar números de oxidación a los elementos, se aplican
una serie de reglas:
1)- La suma algebraica de los números de oxidación de todos
los átomos unidos en un compuesto es cero.
2)- El número de oxidación de un elemento no combinado es
cero.
3)- El número de oxidación de un ión (mono ó poliatómico) es
igual a su carga.
4)- El H en la mayoría de sus combinaciones tiene número de
oxidación +1, con excepción de los hidruros metálicos en donde tiene
número de oxidación -1.
5)- El O en la mayoría de sus combinaciones tiene número de
oxidación -2, con excepción de los peróxidos en donde tiene -1.
6)- Los metales representativos de los grupos I, II y III, tienen
número de oxidación +1, +2 y +3 respectivamente.
7)- Los halógenos combinados directamente con metales
tienen número de oxidación -1. En los compuestos con otros no
metales o entre sí, puede tener +1, +3, +5 ó +7.
Formación de Compuestos
METALES + HIDRÓGENO →
HIDRUROS METÁLICOS
Se escribe primero el metal y luego el hidrógeno.
Se nombran como hidruro del metal correspondiente.
Na + H2 → NaH hidruro de sodio
LiH
hidruro de litio
MgH2
hidruro de magnesio
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Modulo Química
NO METALES + HIDRÓGENO → HIDRURO NO METÁLICO
Se escribe primero el hidrógeno y luego el no metal.
Se nombra el no metal con la terminación -uro de hidrógeno
Br2 + H2 → HBr bromuro de hidrógeno
HF fluoruro de hidrógeno
H2S sulfuro de hidrógeno
HIDRURO NO METÁLICO + AGUA→HIDRÁCIDO
Se escribe primero el hidrógeno y luego el no metal.
Se nombra como ácido seguido por el nombre del no metal con la
terminación -hídrico de hidrógeno
HCl (g) + H2O  HCl (ac) ácido clorhídrico
Los hidruros no metálicos al disolverse en agua forman los hidrácidos,
los cuales se encuentran ionizados de la siguiente forma: el ión positivo
del hidrógeno y el ión negativo del resto de la molécula, de allí el
nombre de hidrácidos (compuestos que ionizan liberando protones).
HCl(ac) + H2O  H+(ac) + Cl-(ac)
METALES + OXÍGENO → ÓXIDOS BÁSICOS
Se escribe primero el metal y luego el oxígeno. En estos compuestos el
O actúa siempre con número de oxidación -2. Las fórmulas se
establecen considerando el número de oxidación del oxígeno y el
número de oxidación de los metales con quienes se combina, que
siempre tendrán valores positivos.
Se nombra como óxido del metal correspondiente. Si el metal tiene más
de un número de oxidación se coloca entre paréntesis el número
romano correspondiente al estado de oxidación.
Na + O2 → Na2O
óxido de sódio
La nomenclatura vieja coloca la terminación -OSO para el menor
estado de oxidación y la terminación -ICO para el mayor estado de
oxidación.
Hg2O
óxido de mercurio (I)
-
óxido mercurioso
HgO
óxido de mercurio (II)
-
óxido mercúrico
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Modulo Química
Sabias que la cal (CaO) es un compuesto muy utilizado en la
construcción y la preparación de frutas en conserva?
OXIDOS BÁSICOS + H2O→ HIDRÓXIDOS
Se escribe primero el metal y luego el ión hidróxido.
Se nombran como hidróxido del metal correspondiente.
Na2O+ H2O → 2 NaOH Hidróxido de sodio (soda caústica)
FeO + H2O → Fe(OH)2Hidróxido de hierro (II) - Hidróxido ferroso
Son compuestos que al disolverse en agua forman iones, el
ión positivo del metal y el ión oxidrilo (OH-), de allí el nombre de
hidróxidos (compuestos que ionizan liberando oxhidrilos).
Los hidróxidos son bases,
pero debe quedar claro que
no todas las bases son
hidróxidos.
NaOH(s) + H2O  Na+(ac) + OH-(ac)
NO METALES + OXÍGENO → ÓXIDOS ÁCIDOS O ANHÍDRIDOS
Se escriben primero el no metal y luego el oxígeno.
Se nombran como óxido del no metal correspondiente. Si el no metal
tiene más de un número de oxidación se coloca entre paréntesis el
número romano correspondiente al estado de oxidación. En este caso,
también suelen usarse las terminaciones -ICO y -OSO para el mayor o
menor estado de oxidación respectivamente.
T
Cl2OAnhídrido hipocloroso – Monóxido de dicloro – Oxido de cloro (I)
P2O3Anhídrido fosforoso – Trióxido de difósforo - Oxido de fósforo (III)
P2O5Anhídridofosforico – Pentóxido de difósforo - Oxido de fósforo (V)
Sabias que el anhídrido sulfúrico (SO3) es un gas toxico y
uno de los causantes de la lluvia ácida?
ÓXIDOS ÁCIDOS + H2O → ÁCIDOS
Se escribe primero el hidrógeno seguido del no metal y por último el
oxígeno.
Se nombran como ácido del óxido correspondiente.
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Modulo Química
SO2+ H2O → H2SO3
ácido sulfuroso
SO3+ H2O → H2SO4
ácido sulfúrico
En el caso de los halógenos Cl, Br, I que presentan números de
oxidación +1, +3, +5, +7, se utilizan los sufijos OSO e ICO sobre el
nombre del no metal para indicar los estados de oxidación +3 y +5, y
agrega a estos nombres los prefijos HIPO y PER los números de
oxidación +1 y +7 respectivamente.
HClO
ácido hipocloroso
HClO2
ácido cloroso
HClO3
ácido clórico
HClO4
ácido perclórico
Son compuestos que al disolverse en agua forman iones, el
ión positivo del hidrógeno (llamado protón, H+) y el ión negativo del
resto de la molécula, de allí el nombre de ácidos (compuestos que
ionizan liberando protones).
Los ácidos minerales como
el H2SO4, HCl y HNO3 son
muy corrosivos y destruyen
tejidos
HClO(ac) + H2O  H+ (ac) + ClO-(ac)
Actividades
A continuación, te invitamos a resolver las siguientes actividades en
relación a los temas vistos con anterioridad.
1.
Calcular el número de oxidación del elemento indicado en cada uno
de los siguientes compuestos:
a) N en HNO3
b) Cl en Cl2O5
c) Br en HBrO2
d) Mn en MnO2
e) I en NaIO4
f) S en H2SO4
g) P en H3PO4
h) S en H2SO3
I) P en H3PO3
2.
Escribe la fórmula de los siguientes hidruros metálicos
a-
Hidruro de litio
b-
Hidruro de Bario
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Modulo Química
3.
c-
Hidruro áurico
d-
Hidruro ferroso
Escribe la fórmula o el nombre, según corresponda, de los
siguientes hidruros no metálicos
Nombre
Cloruro de hidrogeno
Fórmula
H2 S
Amoniaco
H2Se
Fluoruro de hidrogeno
H3 P
4. Escribe la fórmula o el nombre, según corresponda, de los siguientes
hidrácidos
Nombre
Ácido Clorhídrico
Fórmula
HBr (ac)
Ácido Sulfhídrico
HF
Ácido Iodhídrico
5. Escribe los todos óxidos básicos que resultan de combinar los
siguientes metales con oxígeno.
a- Li
b- Fe
c- Au
d- Pb
e- Ca
f- Mn
g- Cr
h- Ni
6. Escribe todos los óxidos ácidos que resultan de combinar los
siguientes no metales con oxígeno.
a- B
b- Si
c- P
e- C
f- N
g- S
d- Br
7. Escribe las fórmulas de los siguientes óxidos básicos.
a- Oxido de estroncio
b- Oxido de bario
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Modulo Química
c- Oxido cobaltico
d- Oxido de plata
e- Oxido de estaño (IV)
8. Escribe el nombre de los siguientes óxidos ácidos, utilizando para
ello cualquier tipo de nomenclatura
9. Combina los siguientes cationes metálicos (M+) con el anión (OH-)
para formar los hidróxidos, escribe su fórmula química y nómbralos.
Fe3+ - Hg2+ - Li+ - Pt2+ - Ca2+ - Au3+ - Co2+ - Mn4+
10. Escribe la fórmula de los siguientes hidróxidos:
a- Hidróxido de níquel (III)
b- Hidróxido mercuroso
c- Hidróxido de manganeso (IV)
d- Hidróxido de bario
e- Hidróxido cádmico
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Modulo Química
11. Completa la tabla, según corresponda, con las fórmulas o los
nombres de algunos ácidos o iones.
HIDRÓXIDOS + ÁCIDOS → SAL + H2O
Se escribe primero el metal y luego el anión correspondiente al
ácido.
Se nombra cambiando la terminación del ácido -ico y -oso por -ATO e
–ITO respectivamente. Al igual de lo que ocurre cuando nombramos los
oxácidos, cuando existen más de dos estados de oxidación, se
mantienen los prefijos HIPO y PER.
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Modulo Química
2NaOH
+
hidróxido de sodio
NaOH
+
H2SO4
→
+ ácido sulfúrico
HClO
hidróxido de sodio + ácido hipocloroso
NaOH
+
HClO4
Na2SO4 + 2 H2O
sulfato de sodio
→
→ hipoclorito de sódio
→
hidróxido de sodio + ácido perclórico
+ H2O
NaClO
→
NaClO
+
H2O
→ perclorato de sódio
Son compuestos que al disolverse en agua forman iones, el ión
positivo del metal y el ión negativo del resto de la molécula,
Na2SO4 (s) + H2O  2 Na+ (ac) + SO4-2(ac)
HIDRÓXIDOS + HIDRÁCIDOS →
SAL + H2O
Se escribe primero el metal proveniente del hidróxido y luego el
no metal proveniente del hidrácido.
Se nombra el no metal con la terminación -uro del metal
correspondiente.
NaCl
cloruro de sodio (sal de mesa)
KI
ioduro de potasio
Son compuestos que al disolverse en agua forman iones, el ión
positivo del metal y el ión negativo del halogenuro,
KCl (S) + H2O  K+(ac) + Cl-(ac)
Es interesante notar que, ácidos como el SH2 o el SO4H2, tienen
más de un H en condiciones de ser reemplazados por iones metálicos o
hidróxidos como el Ca(OH)2 o el Al(OH)3 tienen más de un OH. En
ocasiones1 pueden reemplazarse todos los H u OH y en ocasiones
solamente uno o dos. En este último caso, las sales formadas se
denominan ácidas o básicas debido a que todavía existe un H o un OH
reemplazable en el ácido o hidróxido original. Por ejemplo:
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Modulo Química
SO4H2
Acido sulfúrico
2ClH
Acido clorhídrico
+
LiOH
LiSO4H
Hidróxido de litio
+
2 Ca(OH)2
Hidróxido de cálcio
+
H2 O
Sulfato ácido de litio
2 Ca(OH)Cl
+
2H2O
Cloruro básico de cálcio
Actividades
A continuación, te invitamos a resolver las siguientes actividades en
relación a los temas vistos con anterioridad.
1. Combina los cationes y aniones respectivos y nombra la sal formada
2. Combina los cationes y aniones respectivos y nombra la sal formada
abcdefgh-
Fe2+ + CO32Na+ + SO42Sn4+ + NO3Au3+ + PO43Pt2+ + IO4K+ + SiO32Li+ + NO2Ba2+ + IO3-
3. Asigna una formula química a cada una de las sales:
a- Carbonato de aluminio
b- Sulfato de cadmio
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Modulo Química
cdefg-
Nitrito de calcio
Yodato de cobre
Clorito de magnesio
Perclorato de sodio
Nitrato de plata
4. a) Clasificar las siguientes sales como ácidas o básicas.
b) Nombrarlas.
KHS; Al(OH)SO4; CaHPO4; NaHSO4; Mg(OH)Cl; KH2PO4.
 Volver
Estequiometría
La estequiometría es la parte de la química que se ocupa de
las relaciones cuantitativas entre las sustancias que intervienen en las
reacciones químicas.
Ya hemos visto que las fórmulas de los compuestos tienen un
significado cualitativo y cuantitativo, lo mismo sucede cuando se
representan mediante una ecuación química las transformaciones que
se producen entre unos compuestos para obtener otros distintos.
Además, es importante destacar que las reacciones se
deben presentar ajustadas, lo que supone una información acerca de
las cantidades que intervienen en ellas, siendo éstas iguales en ambos
miembros, aunque los compuestos sean distintos (principio de
conservación de la masa).
Las ecuaciones químicas representan tanto la relación
que se establece entre átomos como entre moles.
Una vez establecida la ecuación química de una
reacción, se puede seguir un modelo simple para la solución de todos
los problemas estequiométricos, que consiste en tres pasos:
1.- Convertir la cantidad de sustancia “dato” a moles.
2.- Calcular a partir de los moles de la sustancia “dato” los
moles de la sustancia “incógnita”
3.- Convertir los moles de la sustancia “incógnita” a las
unidades de cantidad requeridas.
Para poder llevar a cabo estos pasos, vamos a recordar
algunos conceptos muy importantes que deben ser tenidos en cuenta:
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Modulo Química
Masa Atómica
La masa atómica (también conocida como peso atómico) es la
masa de un átomo en unidades de masa atómica (uma). Una unidad de
masa atómica se define como la masa exactamente igual a la doceava
parte de la masa del isótopo más abundante del átomo de carbono (12
C).
En química, interesa conocer únicamente el peso atómico
medio de los átomos que refleja la abundancia relativa de los distintos
isótopos. Por ejemplo, en el caso del carbono, una muestra natural
tomada al azar contiene 98,892 % de 12 C 1,108 % de 13 C. La masa
media experimental se llama peso atómico relativo, o simplemente
peso atómico.
Átomo-gramo y número de Avogadro
El átomo gramo de un elemento es la cantidad de gramos de
ese elemento numéricamente igual a su peso atómico. Se representa
por At-g
Un átomo-gramo de cualquier elemento contiene 6,023 x 1023
átomos de ese elemento.
En la actualidad se usa un término equivalente al at-gr, el mol,
que es la unidad básica de cantidad de sustancia en el sistema
internacional, SI.
El número 6,023 x 1023 , que representa la cantidad de unidades
que hay en un mol de sustancia , se llama número de Avogadro, y se le
designa por el símbolo N.
Ejemplo:¿Cuántos átomos de Azufre hay en una muestra de 10
gr de este elemento?
Dato: Peso atómico del azufre : 32
Solución: Un átomo de azufre pesa 32 uma, por lo tanto un átomogramo de azufre pesa 32 gr., luego 10 gr. de S son:
32 gr S ----------- 1 mol de átomos S
10 gr S ----------- x = 0,312 moles de átomos de S
Como 1 mol de átomos de azufre tiene 6,02x 1023 átomos de S,
0,312 mol de átomos de S contiene:
1 mol átomos S ---------- 6,02x 1023 átomos de S
0,312 átomos S---------- x = 1,88 x 1023 átomos de S
Elementos
1at-g ≡ 1 peso atômico g ≡ 1 mol de átomos ≡
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6.02x10 atomos
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Modulo Química
Mol y peso molecular
Se ha definido el mol como 6,02x 1023
unidades
fundamentales. En cualquier situación, el mol representa este número
fijo, así como una docena es siempre 12.
Sin embargo, el peso de un mol depende del peso de las
entidades individuales que se estén considerando. En este sentido se
habla de un mol de átomos de H, de un mol de moléculas de H2 , o de un
mol de iones H+ cuando se trata de 6,02x 1023 unidades de las
sustancias citadas.
Ejemplos:
un mol de átomos de H contiene 6,02x 1023 átomos de H, su
peso es de 1,008 g
un mol de átomos de O contiene 6,02x 1023 átomos de O, su
peso es de 16,00 g
un mol de átomos de Cu contiene 6,02x 1023 átomos de Cu, su
peso es de 63,54 g
El peso de un mol de moléculas también se puede obtener de los pesos
atómicos. Así, un mol de moléculas de CO contiene un mol de átomos
de C y un mol de átomos de O. El peso de un mol de CO será:
Peso de 1 mol de C + peso de 1 mol de O = peso de 1 mol de CO
12,01 g+16 g= 28,01 g
La molécula-gramo de un compuesto es la cantidad de
gramos de ese compuesto numéricamente igual a su peso molecular.
Compuestos
23
1 molécula-g ≡ 1 peso molecular g ≡ 1 mol de moléculas≡ 6.02x10 moleculas
Actividades
A continuación, te invitamos a resolver las siguientes actividades en
relación a los temas vistos con anterioridad.
1. ¿Cuántos átomos hay en 5,10 moles de azufre?
2. ¿Cuántos moles de átomos de cobalto hay en 6x109 átomos de Co?
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Modulo Química
3. ¿Cuántos moles de átomos de calcio hay en 77,4 g de Ca?
4. ¿Cuántos átomos de oro hay en 15,3 moles de Au?
5. El grosor de una hoja de papel es 0,0036 pulgadas. Considere que un
libro tiene el número de Avogadro de hojas. Calcule el grosor de dicho
libro en metros.
6. Cuántos moles de átomos de cobalto (Co) hay en 6x109 átomos de
Co?
7. ¿Cuál es la masa en gramos de un solo átomo de cada uno de los
siguientes elementos:
a- Hg
b- Ne
8. ¿Cuántos moles de átomos de Ca hay en 77.4 g de Ca?
9. Calcula la masa molecular (en u.m.a.) de cada una de las siguientes
sustancias: CH4, NO2, SO3, C6H6, NaI.
10. Calcula la masa molar de un compuesto si 0,372 moles de este
tienen una masa de 152 g.
11. Calcula el número de átomos de C, H y O en 1,50 g de glucosa
(C6H12O6)
12. Durante muchos años se utilizó el cloroformo (CHCl3) como
anestésico de inhalación a pesar de ser también una sustancia toxica
que se puede dañar el hígado, los riñones y el corazón. Calcule la
composición porcentual en masa de este compuesto.
13. El alcohol cinámico se utiliza principalmente en perfumería, en
especial en jabones y cosméticos. Su fórmula molecular es C9H10O.
a- Calcule la composición porcentual en masa de C, H y O del
alcohol cinámico
b- Cuántas moléculas de alcohol están presentes en una muestra
de 0,469 g.?
14. Todas las sustancias que aparecen a continuación se utilizan como
fertilizantes, que contribuyen a la nitrogenación del suelo. ¿Cuál de
ellas representa una mejor fuente de nitrógeno, de acuerdo con su
composición porcentual en masa?
a- Urea (NH2)2CO
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Modulo Química
b- Nitrato de amonio NH4NO3
c- Amoniaco NH3
d- Guanidina HNC(NH2)2
Actividad de Lectoescritura
Te proponemos leer el siguiente texto y realizar las actividades que se
encuentran a continuación:
El texto que sigue es un extracto adaptado de “Química. La Ciencia
Central”, de Brown, LeMay, Bursten and Burdge. Pag. 920. Novena
edición. Editorial Impresora Apolo. Mexico DF. Año 2004. Disponible en
la Biblioteca Central Juan Filloy de la UNRC para su consulta.
Te pedimos que leas detenidamente todo el texto hasta el final.
PRESENCIA DE
NATURALEZA
LOS
METALES
Y
SU
DISTRIBUCIÓN
EN
LA
La parte de nuestro ambiente que constituye el suelo bajo nuestros
pies se llama litósfera.
La litósfera aporta todos los materiales que usamos como alimento,
vestido, abrigo y entretenimiento.
Aunque en su mayor parte la Tierra es sólida sólo tenemos acceso a
una pequeña región próxima a la superficie. En tanto que el radio de la
tierra es de 6370 km, la mina más profunda no penetra más allá de 4
km.
Muchos de los metales de mayor utilidad para nosotros no son
particularmente abundantes en esa parte de la litósfera a la que
tenemos acceso con facilidad. En consecuencia la presencia natural y
la distribución de depósitos concentrados de estos elementos suelen
jugar un papel en la política internacional en la medida en que los
países compiten por el acceso a estos materiales.
Los depósitos que contienen metales en cantidades susceptibles de
explotación económica se conocen como menas. Por lo regular es
preciso separar los compuestos o elementos deseados de una gran
cantidad de material indeseable, para después tratarlos químicamente
de
modo
que
se
puedan
utilizar.
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Modulo Química
Cada año se extraen alrededor de 23 toneladas de materiales de la
litósfera para sostener a cada habitante de un país como Estados
Unidos.
Debido a que se están agotando las fuentes más ricas de muchas
sustancias, en el futuro probablemente será necesario tratar volúmenes
mayores de materia prima de menor calidad. Por consiguiente, la
extracción de los compuestos y elementos que necesitamos podría
costar más en términos de energía como de repercusiones
ambientales.
Minerales
A excepción del Au, Ru, Rh, Pd, Os, Ir y Pt, casi todos los elementos
metálicos se encuentran en la naturaleza formando compuestos
inorgánicos sólidos llamados minerales.
La tabla 1 muestra una lista de las principales fuentes de minerales de
varios metales comunes. Adviértase que los minerales se identifican
con nombres comunes en lugar de nombres químicos. Los minerales
por lo general se nombran según el lugar donde fueron descubiertos, la
persona que los descubrió o alguna característica como el color. Por
ejemplo malaquita proviene de la palabra griega malache, que es el
nombre de un tipo de árbol cuyas hojas son del color del mineral.
Metal
Simbolo Mineral
químico
Composición Nombre Químico
Aluminio
Bauxita
Al2O3
Cobre
Calcocita
Cu2S
Estaño
Casiterita
SnO2
Hierro
Hematita
Fe2O3
Manganeso
Pirolusita
MnO2
Mercurio
Cinabrio
HgS
Molibdeno
Molibdenita MoS2
Plomo
Galena
PbS
Titanio
Rutilo
TiO2
TABLA 1 – Principales fuentes minerales de algunos metales comunes.
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Pirometalurgia
La metalurgia es la ciencia y la tecnología de la extracción de metales
de sus fuentes naturales y de su preparación para usos prácticos.
El proceso consta de varias etapas desde la extracción del mineral
hasta la purificación del metal.
Un gran número de procesos metalúrgicos utiliza temperaturas
elevadas para modificar el mineral químicamente y reducirlo a metal
libre. El uso del calor para modificar el mineral se llama pirometalurgia.
(piro significa “alta temperatura”).
La calcinación es el calentamiento de un mineral para provocar su
descomposición y la eliminación del producto volátil como dióxido de
carbono o agua. Los carbonatos se suelen calcinar para expulsar
dióxido de carbono y formar el óxido del metal.
Por ejemplo:
PbCO3(s)
calor
PbO(s) + CO2(g)
Ec (1)
Casi todos los carbonatos se descomponen con razonable rapidez a
temperaturas de alrededor de 500oC, aunque el carbonato de calcio
requiere una temperatura de 1000oC.
La tostación es un tratamiento térmico que favorece las reacciones
químicas entre el mineral y la atmósfera del horno. Este tratamiento
puede dar lugar a la oxidación o la reducción o ir acompañado de
calcinación. Un importante proceso de tostación es la oxidación de
sulfuros en presencia de aire, en la que el metal se transforma en el
óxido como en los ejemplos que siguen:
ZnS(s) +
O2(g) + calor
MoS2 + ................
ZnO (s) + SO2(g) Ec (2)
MoO3(s) + .............
Ec (3)
En muchos casos se puede obtener el metal libre empleando una
atmósfera reductora durante la tostación. El monóxido de carbono crea
una atmósfera de este tipo y su uso es frecuente para tratar algunos
óxidos metálicos, por ejemplo:
El óxido plumboso sólido con monóxido de carbono gaseoso
reaccionan a altas temperaturas para dar plomo metálico libre líquido y
dióxido de carbono gaseoso.
1. Escribir el nombre de los metales representados por sus
símbolos químicos en el primer párrafo del texto.
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Modulo Química
2. Completar la tabla 1.
3. Escribir la fórmula química de los compuestos indicados con
negritas a lo largo de todo el texto.
4. Analizar las Ecuaciones químicas (1) y (2), verificar si se cumple
la ley de conservación de la masa. Si no es así, llevar a cabo las
correcciones correspondientes.
5. Analizar las reacciones químicas representadas por la Ec(2) y
completar, a partir de ella la Ec (3). Ajustar la ecuación de modo
que cumpla con la ley de conservación de la masa.
6. Nombrar todos los compuestos representados en las Ec. (1), (2)
y (3)
7. Con respecto al primer tramo del texto,
a.
Investigar sobre al menos dos compuestos o elementos
metálicos de interés práctico o tecnológico que explique por
qué los países compiten por el acceso a estos materiales.
b.
Hacer una reflexión sobre los costos energéticos y
ambientales relacionados con la obtención de estos
compuestos y vincularlo con su utilidad, su destino y de qué
modo se podrían minimizar los daños.
 Volver
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Modulo Química
Bibliografía
1.- Química – Estructura, propiedades y transformaciones de
la materia. A. Candás, D. Fernández, G. Gordillo, E. Wolf. Ed. Estrada.
2001.
2.- Química. R. Chang. Ed. Mc Graw Hill. 2007.
3.- Química para el nuevo milenio. Hill y Kolb. Ed. Prentice
Hall. 1999
4.- Temas de Química General. Angellini, Baumgartner, Benítez,
Bullwik. Ed. Universitaria. 1988.
5.-Química. La Ciencia Central. T.L.Brown, H.E.Le May, Jr.,
B.E.Bursten, J.R.Burdge. Ed. Pearson. 2004.
6- Quimica General - Un nuevo enfoque en la Enseñanza de la
Quimica. J.C. Guardado, M.E. Osuna Sanchez, J.I. Ortiz Robles.
Direccion General de Escuelas Preparatorias. 2008.
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