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Física y Química: guía interactiva para la
resolución de ejercicios
LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA Y LA
REACCIÓN QUÍMICA
Átomos, moléculas y estructuras gigantes
I.E.S. Élaios
Departamento de Física y Química
Índice
 Átomos, moléculas y estructuras gigantes.
 Estructura de las sustancias.
 Ejercicio 1
 Ejercicio 11
 Ejercicio 2
 Ejercicio 12
 Ejercicio 3
 Ejercicio 13
 Ejercicio 4
 Ejercicio 14
 Ejercicio 5
 Ejercicio 15
 Ejercicio 6
 Ejercicio 16
 Ejercicio 7
 Ejercicio 17
 Ejercicio 8
 Ejercicio 18
 Ejercicio 9
 Ejercicio 19
 Ejercicio 10
Ayuda
La observación de las propiedades de las sustancias permite clasificarlas en dos grandes grupos,
uno de los cuales se divide en tres subgrupos:
(a) Sustancias moleculares: Forman moléculas, es decir agrupaciones de un número limitado
de átomos, que pueden ser iguales si se trata de elementos o diferentes si se trata de
compuestos. Sus puntos de fusión y ebullición son relativamente bajos. El hidrógeno, el
nitrógeno, el yodo, el amoniaco, el agua, el cloruro de hidrógeno o el butano son ejemplos
de este tipo de sustancias.
(b) Estructuras gigantes: Forman estructuras gigantes o cristales con un número indefinido de
átomos, siempre muy grande. Se clasifican en tres subgrupos:
Compuestos iónicos: Están formados por iones, tienen puntos de fusión y ebullición
elevados, son duros y frágiles. Muchos de ellos son solubles en agua. No conducen la
corriente eléctrica en estado sólido, pero si fundidos o disueltos en agua. El cloruro de
sodio, el sulfato de calcio, el óxido de bario o el nitrato de potasio son ejemplos de
este tipo.
Metales: Son buenos conductores del calor y de la electricidad, son dúctiles y maleables.
Son metales el cobre, la plata, el hierro, el níquel, el mercurio, el sodio, entre otros.
Estructuras gigantes covalentes: Tienen puntos de fusión y ebullición elevados, son
duros y frágiles, insolubles en agua y no conducen la corriente eléctrica salvo en el
caso del grafito. De este tipo son el diamante, el grafito y el dióxido de silicio.
EJERCICIO 1
El dióxido de carbono es una sustancia molecular de fórmula CO2, mientras que el dióxido de silicio es una
estructura gigante de fórmula SiO2. ¿Cuál es el significado de la anterior afirmación?
Una sustancia molecular está formada por moléculas. La
molécula de CO2 está formada por la unión de dos átomos
de oxígeno a un átomo de carbono.
Por el contrario la fórmula SiO2 referida a una estructura
gigante significa que un gran número de átomos de Si y O,
en la proporción 1 átomo de silicio por 2 átomos de oxígeno
forman una estructura en tres dimensiones. La fórmula
representa la unidad fórmula.
Esta diferencia se observa en las propiedades físicas de las
sustancias, que en este caso son: el dióxido de carbono es
un gas, el de las bebidas carbónicas, mientras que el dióxido
de silicio es un sólido de punto de fusión muy elevado, que
es el principal componente de la arena de la playa.
EJERCICIO 2
A partir de la tabla siguiente, contesta a las siguientes preguntas:
(a) ¿Cuál es el signo de la carga de los iones de los elementos metálicos?
(b) ¿Cuál es el signo de la carga de los iones de los elementos no metálicos?
(c) Agrupa los iones que tengan la misma carga.
Nombre
Fórmula
ion sodio
Na+
ion calcio
Ca2+
ion cinc
Zn2+
ion aluminio
Al3+
ion hierro (II)
Fe2+
ion cobre (II)
Cu2+
ion cloruro
Cl-
ion óxido
O2-
ion sulfuro
S2-
ion hidróxido
OH-
ion sulfato
SO42-
ion nitrato
NO3-
ion carbonato
ion clorato
# Contesta al apartado (a)
Tienen carga positiva porque han perdido electrones, y
se denominan cationes.
# Contesta al apartado (b)
Tienen carga negativa porque han ganado electrones, y
se denominan aniones.
# Contesta al apartado (c)
1+
2+
3+
1-
2-
Na+
Ca2+
Al3+
Cl-
O2-
Zn2+
OH-
S2-
CO32-
Fe2+
NO3-
SO42-
ClO3-
Cu2+
ClO3-
CO32-
EJERCICIO 3
Explica el significado de las siguientes fórmulas iónicas:
(a) NH4+
(b) PO43-
# Contesta al apartado (a)
Cuatro átomos de hidrógeno están unidos a un átomo
de nitrógeno y el conjunto ha perdido un electrón. El
resultado es el ion amonio.
# Contesta al apartado (b)
Es la unión, mediante enlaces químicos, de un átomo de
fósforo y cuatro átomos de oxígeno que, en conjunto, han
ganado tres electrones. El ion resultante se denomina
fosfato.
EJERCICIO 4
De los siguientes pares de elementos, indica aquellos que pueden formar compuestos iónicos binarios:
I. (a) K y Br ,(b) Cl y O, (c) I y Mg, (d) H y S, (e) Li y S.
II. Escribe la fórmula de dichos compuestos y nómbralos.
# Una vez anotadas las respuestas
en tu cuaderno, haz clic para ver la
solución al apartado I.
Los compuestos iónicos se forman con iones de cargas
opuestas, el anión procede del no metal y el catión del
metal. Por consiguiente pueden formar compuestos
iónicos los pares (a), (c) y (e).
# Contesta al apartado II.
KBr : bromuro de potasio
MgI2 : yoduro de magnesio
Li2S : sulfuro de litio
EJERCICIO 5
Indica los iones que forman la estructura gigante iónica de los siguientes compuestos:
(a) KCl, (b) NaOH, (c) Mg(OH)2, (d) BaO, (e) NH4Cl, (f) NaNO3, (g) K2SO4
En los compuestos iónicos, los cationes son los iones
metálicos, y el resto de la unidad fórmula indica los
aniones. El ion amonio (NH4+) lo conoces de un ejercicio
anterior y se comporta como un ion metálico. Por tanto:
(a) K+ y Cl(b) Na+ y OH(c) Mg2+ y OH(d) Ba2+ y O2(e) NH4+ y Cl(f) Na+ y NO3(g) K+ y SO42-
EJERCICIO 6
Clasifica cada uno de los siguientes símbolos y fórmulas como átomo, molécula o ion:
(a) SO3, (b) Cu, (c) C2H4, (d) NO3-, (e) Ne, (f) Cl2, (g) NO, (h) SO32-, (i) NH4+, (j) Ar, (k) C12H22O11, (l) Ni
# Haz clic para comprobar la
respuesta anotada en tu cuaderno
Átomos
Moléculas
Iones
Cu
SO3
NO3-
Ne
C2H4
SO32-
Ar
Cl2
NH4+
Ni
NO
C12H22O11
EJERCICIO 7
La glucosa es un azúcar muy utilizado en bebidas para mejorar el rendimiento deportivo y evitar el cansancio. A
partir de la fórmula de la glucosa que se indica a continuación, contesta a las siguientes preguntas:
(a) ¿Qué elementos intervienen en la composición de la molécula de glucosa?
(b) ¿Cuál es la fórmula molecular de la glucosa?
CHO
H-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
CH2OH
Glucosa
# Contesta al apartado (a)
De la observación de la fórmula se concluye que en la
composición de la molécula de glucosa intervienen los
elementos carbono, hidrógeno y oxígeno.
# Contesta al apartado (b)
La fórmula molecular de la glucosa es C6H12O6.
EJERCICIO 8
Clasifica los siguientes diagramas de acuerdo con los siguientes criterios:
(a) Representan átomos, moléculas o estructuras gigantes.
(b) Representan un elemento, un compuesto o una mezcla.
# Contesta al apartado (a)
I
II
III
IV
Representan átomos el diagrama IV,
moléculas los diagramas I, III, V, VI y
VII, y estructuras gigantes los
diagramas II y VIII.
# Contesta al apartado (b)
V
VI
VII
VIII
Representan elementos los diagramas I,
II y IV, compuestos los diagramas III y
VIII, y mezclas los diagramas V (de dos
compuestos), VI (de un elemento y un
compuesto) y VII (de dos elementos).
EJERCICIO 9
En los diagramas que se muestran a continuación, los círculos verdes representan átomos de oxígeno y los azules átomos de
hidrógeno. Escoge el diagrama que representa en cada caso:
(a) Moléculas de hidrógeno y moléculas de oxígeno.
(b) Átomos de hidrógeno y átomos de oxígeno.
(c) Moléculas de agua.
(d) Moléculas de oxígeno y moléculas de agua.
# Haz clic para comprobar las respuestas.
I
III
II
IV
Sabiendo que las moléculas de hidrógeno y
de oxígeno son diatómicas, y que la fórmula
del agua es H2O, la correspondencia de los
diagramas con las preguntas son:
(a) : III
(b) : I
(c) : II
(d) : IV
EJERCICIO 10
Indica cuáles son los iones de los siguientes compuestos iónicos y nombra dichos compuestos
(a) KI, (b) Mg(OH)2, (c) BaBr2, (d) PbS2,(e) CaCl2, (f) NaOH, (g) Li2O
# Haz clic para comprobar las respuestas.
Dado que se trata de compuestos binarios
metal no metal, salvo dos hidróxidos, uno de
los iones es el catión metálico y el otro el anión
no metálico. Por tanto:
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
K+ y IMg2+ y OHBa2+ y BrPb4+ y S2Ca2+ y ClNa+ y OHLi+ y O2-
Yoduro de potasio
Hidróxido de magnesio
Bromuro de bario
Sulfuro de plomo (IV)
Cloruro de calcio
Hidróxido de sodio
Óxido de litio
EJERCICIO 11
Explica la diferencia entre las fórmulas indicadas en el apartado (a) y las indicadas en el apartado (b).
(a) Fe, I2, C, NaCl, CO, SiO2, CaO
(b) Fe(s), I2(s), C(s), NaCl(s), SiO2(s), CaO(s)
Las fórmulas del apartado (a) indican moléculas diatómicas de yodo
y moléculas de monóxido de carbono y unidades fórmula de la
estructura metálica del hierro, de las estructuras gigantes covalentes
del carbono y del dióxido de silicio y de las estructuras gigantes iónicas
del cloruro de sodio y del óxido de calcio.
Las fórmulas del apartado (b) son las del apartado (a) incluyendo el
estado físico de las sustancias, lo que se hace para referirse
macroscópicamente a dichas sustancias, a diferencia de las fórmulas
del apartado (a) que tienen un significado microscópico.
EJERCICIO 12
(a) ¿Cuál es la estructura más frecuente de los elementos?¿Por qué?
(b) ¿Cuál es la estructura más frecuente de los elementos no metálicos?
(c) ¿Conoces algún elemento que no tenga ninguna de las dos estructuras anteriores?
# Contesta al apartado (a)
La estructura más frecuente de los elementos es la
estructura gigante metálica, puesto que metales son la
mayor parte de los elementos químicos.
# Contesta al apartado (b)
La estructura más frecuente de los elementos no
metálicos es la molecular.
# Contesta al apartado (c)
El carbono, en sus dos variedades diamante y grafito,
tiene una estructura gigante covalente. También la tiene
el silicio y algún otro elemento de su mismo grupo de la
tabla periódica.
EJERCICIO 13
Los compuestos binarios pueden estar formados por dos elementos no metálicos o por un elemento no metálico
y otro metálico.
(a) ¿Qué estructuras pueden tener cada uno de los tipos de compuestos binarios?
(b) Pon cuatro ejemplos de cada uno de los tipos.
# Contesta al apartado (a)
Los compuestos binarios entre no metales son moleculares, salvo
algunas excepciones significativas que forman estructuras gigantes
covalentes.
Los compuestos binarios metal – no metal forman estructuras
gigantes iónicas.
# Contesta al apartado (b)
Ejemplos de compuestos binarios moleculares son: H2O(l), HCl(g),
CO2(g) y NH3(g). Ejemplos de estructura gigante covalente son:
SiO2(s) y SiC(s).
Son compuestos iónicos: KCl(s), BaO(s), Na2S(s) y LiBr(s)
EJERCICIO 14
Representa, mediante diagramas multiatómicos, multimoleculares o multiiónicos la estructura de las siguientes
sustancias: (a) Ne(g), (b) NH3(g), (c) C(s) diamante, (d) CaO(s)
Neón
C (diamante)
Amoniaco
Óxido de calcio
EJERCICIO 15
Representa, mediante diagramas multiatómicos, multimoleculares o multiiónicos la estructura de las siguientes
sustancias: (a) Cu(s), (b) H2O(l), (c) C(s) grafito, (d) CO(g)
Cobre
Agua
Monóxido de carbono
C (grafito)
EJERCICIO 16
Representa, mediante diagramas multiatómicos, multimoleculares o multiiónicos la estructura de las siguientes
sustancias: (a) Br2(l), (b) Na(s), (c) HCl(g), (d) KBr(s)
Bromo
Cloruro de hidrógeno
Sodio
Bromuro de potasio
EJERCICIO 17
Las fórmulas de los compuestos dióxido de carbono, CO2, y del dióxido de silicio, SiO2, son similares, pero las
propiedades de las sustancias son muy diferentes. El dióxido de carbono es un gas, mientras que el dióxido de
silicio es un sólido de punto de fusión muy elevado, no conductor de la electricidad.
(a) ¿Cómo deben ser las estructuras de dichos compuestos para tener unas propiedades tan diferentes?
(b) Dibuja dichas estructuras.
# Contesta al apartado (a)
El dióxido de carbono es una sustancia molecular,
mientras que el dióxido de silicio es una estructura
gigante covalente, razón por la cual es no conductor de
la electricidad.
# Contesta al apartado (b)
Dióxido de carbono
Dióxido de silicio
EJERCICIO 18
Los sólidos iónicos no conducen la electricidad en estado sólido, pero sí la conducen al fundirlos o al disolverlos
en agua. Justifica este comportamiento
Las estructuras gigantes iónicas están formadas por
iones en puntos fijos de la misma. Como un conductor
de la electricidad debe tener cargas que se puedan
mover, los sólidos iónicos no conducen la corriente
eléctrica.
Al fundir un sólido iónico los iones tienen la movilidad
propia de las partículas del estado líquido, por lo que
conducen la electricidad. Lo mismo sucede al disolver
un sólido iónico en agua, ya que el cristal se desmorona
y los iones pueden moverse con facilidad a través del
disolvente.
EJERCICIO 19
El punto de fusión del cloruro de potasio, KCl, es 770ºC, mientras que el punto de fusión del óxido de
magnesio, MgO, es 2.852ºC. Teniendo en cuenta que en los sólidos iónicos la unión entre átomos se
debe a la fuerza electrostática entre los iones, intenta dar una explicación a los valores anteriores de los
puntos de fusión.
En la estructura del cloruro de potasio los iones son K+
y Cl-, mientras que en el óxido de magnesio los iones
son Mg2+ y O2-. La fuerza electrostática entre cargas
viene dada por la ley de Coulomb, siendo directamente
proporcional al producto de las cargas. Como los iones
del óxido de magnesio tienen doble carga que los iones
del cloruro de potasio, la atracción electrostática es
mayor, y en consecuencia también lo es el punto de
fusión.