TAREAS

Actividades de repaso sobre enlaces químicos y estructura atómica.

 

1. El número atómico (Z) indica el número de electrones y protones que tiene un átomo neutro. A es el número másico y es la suma de Z y el número de neutrones. Así, si en el hierro, Z es 26 y A es 56, el hierro tendrá 26 electrones y 26 protones y los neutrones serán 30 (56-26 =30). Pero si tenemos el catión Fe⁺²  , el número atómico sigue siendo 26, es decir, el catión tienen 26 protones, pero como no es neutro sino que tiene dos cargas positivas, el catión tiene 24 electrones.

Cuando se trata de comparar un anión con el átomo neutro, el anión tendrá más electrones que el átomo neutro pues su carga neta es negativa, pero tendrá el mismo número de protones y neutrones que el átomo neutro.

Así, el átomo  Cl tiene Z= 17 y tiene por tanto 17 electrones y 17 protones, pero el anión Cl^- tiene 18 electrones.

Teniendo en cuenta todo lo anterior, completa la tabla siguiente:

 

Símbolo	Nombre	Z	A	Protones	Electrones	Neutrones
	Sodio	11	23
Rb			85	37
Cu+1		29				34
N		7			10	7

 

2. En el orbital s pueden albergarse 2 electrones, 6 en el p, 10 en el d y 14 en el f. Como en el nivel n= 1 sólo existe el orbital s, sólo caben 2 electrones. En el nivel n= 2 están el orbital s y el orbital p, por lo que caben 8 electrones. En el nivel n= 3 están los orbitales s, p y d, por lo que caben hasta 18 electrones. Teniendo esto en cuenta, ¿cuántos electrones caben en el nivel n=4? Razona la respuesta.

 

2. El tamaño de los átomos aumenta de arriba a abajo en los grupos debido a que al aumentar el número de capas electrónicas la atracción entre protones y electrones disminuye. En los períodos disminuye  de izquierda a derecha porque el número de capas electrónicas es el mismo pero aumenta el número de protones y electrones y la atracción electrostática aumenta también, con lo que el átomo se contrae y disminuye su tamaño. Teniendo en cuenta la explicación anterior, explica por qué el potasio es de mayor tamaño que el bromo.
3. El enlace iónico tiene lugar entre átomo de electronegatividad muy distinta. Uno tiende a formar cationes y otro aniones, por ejemplo el cloro y el sodio, el flúor con el potasio, el azufre con el magnesio. Estos compuestos son sólidos a temperatura ambiente, solubles en agua, no conducen la electricidad en estado sólido pero sí cuando están fundidos. Forman cristales iónicos.

El enlace covalente se forma entre átomos iguales de no metales para formar moléculas (H₂, O₂, etc) y también entre átomos distintos (amoniaco, agua, etc). Los compuestos covalentes son gases o líquidos a temperatura ambiente, sus puntos de fusión son bajos, no son solubles en agua y no forman cristales. Una excepción son los cristales reticulares o covalentes del diamante o la sílice, que tienen puntos de fusión muy elevados.

Los metales (oro, plata, cobre, cinc, etc) presentan enlace metálico entre sus átomos y forman cristales metálicos. Conducen la electricidad y el calor y son sólidos a temperatura ambiente, presentando puntos de fusión elevados.

Completa la tabla siguiente:

 

Sustancia	Enlace	¿Conduce la electricidad?	Estado físico a temperatura ambiente	Solubilidad en agua
Na I
Cl2
Ni
NH3
Diamante
CO2

 

5. Escribe las estructuras de Lewis de los siguientes compuestos:

O₂ , CH₄ , F₄ C, NH₃ , H Cl.

6. Razona si las siguientes fórmulas son correctas y en caso contrario escríbelas correctamente:

SH, Mg Cl, PH  , K I.

INVESTIGANDO SOBRE LOS GASES NOBLES

El helio es un gas mucho menos denso que el aire, más ligero y al ser inerte no se quema en el aire.

El neón da luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de él.

El radón es radiactivo y por ello, bastante peligroso. Sus isótopos radiactivos se producen por unos procesos de cambio de energía de metales pesados como el uranio.

El xenón se usa en tubos fluorescentes, en bombillas de flash y en algunos láseres.

El argón se usa en bombillas porque los filamentos de metal no arden en él y reduce la evaporación del filamento. También se usa para producir una atmósfera inerte en procesos metalúrgicos de alta temperatura, como las soldaduras.

 

Busca información para responder las siguientes preguntas:

a) ¿Qué efecto se produce cuando aspiramos helio? ¿A qué se debe?

b) ¿Qué son los faros de xenón que llevan algunos coches? ¿Por qué se usan?

c) ¿Por qué se usa el radón en tratamientos específicos contra el cáncer?

Para practicar formulación y nomenclatura de óxidos, hidruros, peróxidos e hidróxidos.

 Ejercicios de formulación inorgánica (I) y soluciones.http://es.scribd.com/doc/75109130

Aquí puedes hacer ejercicios de ajuste de reacciones químicas.

PROBLEMAS DE ESTEQUIOMETRÍA

Aquí tenéis una relación de problemas de estequiometría con la solución de los mismos.

CAMBIOS QUÍMICOS

Si mezclamos limaduras de hierro con polvo de azufre estamos haciendo una mezcla cuyos componentes se pueden separar fácilmente, por ejemplo con un imán. Cuando el agua hierve o se congela se están produciendo cambios físicos. Si echamos sal en agua se forma una disolución (mezcla homogénea) cuyos componentes se pueden separar evaporando el agua. Las mezclas son cambios físicos.

Si mezclas cinc con ácido clorhídrico apreciarás que se forman burbujas debido a que se libera hidrógeno. El cinc y el ácido han reaccionado y se ha formado hidrógeno y cloruro de cinc. Se ha producido una reacción química.

En una reacción química las sustancias que reaccionan se llaman reactivos y las que se obtienen, productos.

A + B → C + D

Una reacción química es un proceso en el que por reorganización de átomos y enlaces, unas sustancias (reactivos) se transforman en otras (productos). Este proceso suele ir acompañado de un cambio muy notorio como desprendimiento de luz o de calor, formación de un gas o un sólido, cambio de color o de pH, etc.

Las reacciones químicas pueden ser irreversibles si sólo transcurren en un sentido o reversibles, si lo hacen en los dos. Se representan con una doble flecha.

H₂ + I₂ ←→ 2 IH

Tipos de reacciones químicas:

a) De síntesis o combinación: dos o más sustancias se unen para formar un compuesto.

H₂ + Cl₂ → 2 H Cl

C + O₂ → CO₂

b) De descomposición: un compuesto se descompone originando dos elementos o dos compuestos o un elemento y un compuesto.

2 K Cl O₃ → 2K Cl +  3O₂

c) Desplazamiento o sustitución: un elemento desplaza a otro de un compuesto

Zn +2 H Cl → Zn Cl₂ + H₂

d) Doble desplazamiento: se produce intercambio de elementos entre dos compuestos.

H Cl + Na OH → Na Cl + H₂ O

Na Cl + Ag NO₃ → Ag Cl + Na NO₃

Las reacciones químicas vienen expresadas por una ecuación química en la que aparecen las fórmulas de reactivos y productos y a veces estas van precedidas por un número o coeficiente que indica el número de moles de cada uno de ellos que intervienen en la reacción. El número total de átomos de cada elemento debe ser idéntico en el conjunto de los reactivos y en el de los productos.

Ajustar una reacción es hacer coincidir el número de átomos de un elemento a ambos lados de la flecha de la ecuación química.

 Teoría de las colisiones:
Según esta teoría las reacciones e producen cuando las moléculas de los reactivos chocan entre sí y se rompen los enlaces que unen sus átomos. Estos átomos se reorganizan y se unen formando nuevos enlaces que dan lugar a otras sustancias.

Reacciones endotérmicas y exotérmicas

Se llama energía de enlace a la energía necesaria para formar un mol de un enlace entre átomos o la energía liberada cuando se forma un mol de enlaces entre dos átomos.

Para romper un enlace se necesita energía y cuando se forma un enlace, se desprende energía. Si la energía que se requiere para romper los enlaces de los reactivos es menor que la que se libera en la formación de los enlaces de los productos, la reacción es exotérmica porque en el balance global se desprende energía.

 

 



 

En otra reacciones el balance global requiere energía porque la energía liberada en la formación de los productos es menor que la consumida en la rotura de los enlaces de los reactivos. Estas reacciones son endotérmicas.

 

 Las  reacciones necesitan un aporte inicial de energía. Esta energía mínima necesaria para romper algunos enlaces de los reactivos y que pueda empezar la reacción se llama energía de activación.

 

 Velocidad de las reacciones químicas:

Se llama velocidad de una reacción a la cantidad de producto formado por unidad de tiempo o a la cantidad de reactivo que desaparece por unidad de tiempo.

La velocidad de una reacción química se ve afectada por varios factores:

a) La superficie de contacto: las reacciones son más rápidas cuanto mayor sea la superficie de los reactivos.

b) La concentración: la velocidad de una reacción aumenta al hacerlo la concentración de los reactivos.

 

 

c) La temperatura: la velocidad de una reacción aumenta con la temperatura.

d) Los catalizadores: un catalizador positivo es una sustancia que aumenta la velocidad de una reacción sin participar en ella.  El dióxido de manganeso es un catalizador positivo en la reacción de descomposición del agua. Los antioxidantes y los conservantes alimentarios son catalizadores negativos.

Las enzimas son catalizadores de las reacciones biológicas y son de naturaleza proteica en su mayoría. Lipasas, amilasas y proteasas como la tripsina o la pepsina,  son ejemplos de enzimas.

 

Las leyes ponderales:

Estas leyes relacionan las cantidades de materia de las sustancias que intervienen en la reacción. Puedes estudiarlas en la siguiente presentación:

 

Presentación Power Point sobre cambios químicos y estequiometría.

En esta página del IES Dª Jimena y en la del IESGalileo puedes hacer ejercicios de ajuste de reacciones químicas.

Puedes descargarte esta aplicación para practicar ajuste de reacciones.

DISOLUCIONES. MOL.

Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más componentes. El que está en menor proporción se llama soluto y el que está en mayor proporción se llama disolvente. El aire y el agua del mar son ejemplos de disoluciones. El estado físico del soluto y del disolvente puede variar. Nosotros estudiaremos fundamentamente las disoluciones sólido-líquido y líquido-líquido.

En este vídeo podéis ver cómo se produce la disolución del cloruro sódico (sal de mesa) en agua:

Una disolución está diluída cuando tiene poco soluto en relación al disolvente y está muy concentrada cuando la proporción de soluto respecto al disolvente es mayor. Existen diferentes formas de expresar la concentración de una disolución. Las más empleadas son:

a) gramos por litro: indica la masa del soluto expresada en gramos disuelta en cada litro de disolución. Se usa para disoluciones de solutos sólidos y disolventes líquidos. Su cálculo es inmediato.

            nº de gramos de soluto

g/l = ---------------------------------------

          volumen de disolución en litros

b) % masa: es la masa de soluto que hay en 100 g de disolución.

                            nº gramos de soluto

% masa (m/m)= ----------------------------- x 100

                              masa de disolución

Cuando se expresa en % m/m generalmente se debe conocer la densidad de la solución por cuanto lo común al preparar una solución es tener como dato la masa o volumen de soluto y el volumen total de solución.

Ejemplo

 Se disuelven 2 g de un soluto, llevando el volumen final a 500 ml.

¿Cual será la concentración expresada en %  m/ V y % m/m?

% m/V = 2 / 500x 100 = 0,4 % m/V

Ahora si se quiere expresar el % m/m, es necesario averiguar cual es la masa de los 500  solución para lo que se requiere conocer la densidad. Si esta fuera 1,2g/ml, se tendría:  500 ml x 1,2 g/ml =600 g 

 % m/m = 2 /600 x 100 = 0,33 % m/m

 

c) % volumen: es el volumen de soluto que hay en 100 ml de disolución.

                                  volumen de soluto
% volumen (v/v)    = ------------------------------- x 100
                                volumen de disolución

d) % masa/volumen: es la masa de soluto que hay en 100 ml de disolución.

                  nº gramos soluto
% (m/v) =------------------------------ x 100
                 volumen de disolución

e) molaridad: número de moles de soluto por litro de disolución.

                            número de moles de soluto       g de soluto/ Peso molecular
Molaridad (M) = --------------------------------- = -------------------------------------------

                             litro de disolución                              litro de disolución

Un mol es la cantidad de materia que contiene 6,022 x 10²³ partículas elementales (ya sea átomos, moléculas, iones, partículas subatómicas, etcétera). Por eso, cuando un químico utiliza el término mol, debe dejar en claro si es:

1 mol de átomos

1 mol de moléculas

1 mol de iones

1 mol de cualquier partícula elemental.

Este número tan impresionante:

602.000. 000.000. 000.000. 000.000

o sea: 602.000 trillones = 6,022 x 1023

tiene nombre propio, se llama Número de Avogadro. Para comparar las masas atómicas de los distintos elementos se ha elegido arbitrariamente la unidad de masa atómica (u.m.a.) cuyo símbolo es u. Se eligió como valor de referencia la masa de un átomo de hidrógeno. Posteriormente, esa unidad fue sustituida por la del carbono y se definió la unidad de masa atómica como la doceava parte de la masa del carbono-12. La masa atómica de un átomo equivale a la suma de las masas de sus protones y neutrones. No podemos medir la masa de cada átomo individualmente, pero si podemos medir la masa de un grupo representativo de átomos y compararla con una masa de otro número igual de un átomo distinto. Ejemplo: 6,022 x 1023 átomos = 1 mol de átomos Entonces: 6,022 x 1023 átomos de Cu = 1 mol de átomos de Cu 6,022 x 1023 átomos de H = 1 mol de átomos de H 6,022 x 1023 átomos de Fe = 1 mol de átomos de Fe

Sabemos que la masa atómica del Cu es 63,54, lo cual significa que la masa del átomo de Cu es 63,54 veces mayor que la Unidad de masa atómica (uma),
1 mol de átomos de Cu = 63,54 g significa que la masa de 1 mol de átomos de Cu es 63,54 gramos.
Respecto al Fe, sabemos que la masa atómica del Fe es 55,847, esto significa que la masa del átomo de Fe es 55,847 veces mayor que la uma,
1 mol de átomos de Fe = 55,847 g significa que la masa de 1 mol de átomos de Fe es 55,847 gramos.
Como vemos en los ejemplos anteriores, el cobre (Cu) y el hierro (Fe) a igual número de átomos (mol o número de Avogadro) tienen distinta masa.

Mol de moléculas
No podemos medir la masa de cada molécula individualmente, pero si podemos medir la masa de un grupo representativo de moléculas y compararla con una masa de otro número igual de una molécula distinta.
Ejemplo:
6,022 x 10²³ moléculas = 1 mol de moléculas
Entonces:
6,02 x 10²³ moléculas de NH3= 1 mol de moléculas de NH₃
6,022 x 10²³ moléculas de H₂O= 1 mol de moléculas de H₂O
6,022 x 10²³ moléculas de Al₂O₃= 1 mol de moléculas de Al₂O₃
La masa molecular del H₂O = 18 significa que la masa molecular relativa del H₂O es 18 veces mayor que la uma,
1 mol de moléculas de H₂O = 18 g significa que la masa de 1 mol de moléculas de H₂O es 18 gramos
La masa molecular del Al₂O₃ = 102 significa que la masa molecular relativa del Al₂O₃ es 102 veces mayor que la uma,
1 mol de moléculas de Al₂O₃ = 102 g significa que la masa de 1 mol de moléculas de Al₂O₃ es 102 gramos.
Así pues, un mol de cualquier sustancia equivale a su Masa molecular expresada en gramos/mol. La masa molecular (Pm) se calcula sumando las masas atómicas de los elementos que lo forman.

Pm H₂ O = 1 x 2 + 16= 18 g/mol

Pm  SO₄ H₂= 32 + 16 x 4 + 1 x 2 = 98 g/mol

Pulsa aquí para repasar el concepto de mol el cálculo de la masa atómica y masa molar.

Pincha aquí para ver una simulación de la cantidad de materia y el número de moles en distintos elementos.


CONSEJOS PARA CALCULAR EL NÚMERO DE MOLES, MOLÉCULAS Y ÁTOMOS:

Para calcular el número de moles que hay en una determinada masa, primero calcularemos la masa molar de la sustancia y después usaremos el factor de conversión correspondiente. Por ejemplo, si queremos saber cuántos moles son 80 g de NaOH, calculamos la masa molar  del NaOH sabiendo que las masas atómicas del Na, O e H son 23, 16 y 1 respectivamente.
Pm NaOH= 23 + 16 + 1= 40 g/mol.

      1 mol
 ------------ x 80 g = 2 moles.
        40 g   
Si queremos saber la masa contenida en un número determinado de moles de una sustancia, también debemos calcular primero su PM y aplicar el correspondiente factor de conversión. Por ejemplo, para calcular cuántos gramos son 5 moles de agua, sabiendo que su PM es 18 g/mol (Pm agua= 1 x 2 + 16 = 18g/mol):
18 g
------- x 5 moles = 90 g
1 mol

Para calcular el número de moléculas contenidas en una determinada masa, primero habrá que calcular el número de moles que esa masa representa ya que sólo sabemos el número de moléculas que hay en un mol (número de Avogadro). Por ejemplo, si quiero saber el número de moléculas que hay en 56 g de monóxido de carbono (CO):
Pm CO = 12 + 16 = 28 g/mol

1 mol                                       6,022. 10^{23   moléculas}
--------- x 56 g = 2 moles;    --------------------- x 2 moles 
   28 g                                         1 mol           

Para calcular el número de átomos que hay en una determinada masa de una sustancia primeros debemos calcular el número de moles que representa, a continuación el número de moléculas y después el número de átomso sabiendo el número de átomos que hay en una molécula. Por ejemplo, para saber el número de átomos que hay en 36 g de agua, calculamos su masa molar (16 + 1x2= 18 g/mol).
           1 mol                                      6,022. 10^{23 moléculas}
36 g x -------- = 2 moles; 2 moles x ------------------------- = 1, 244.    10²⁴ moléculas,
             18 g                                        1 mol

3 átomos
-------------- x 1,244. 10^{24 moléculas}
1 molécula

Lectura sobre el mol.

Problemas de moles, moléculas y átomos. Aquí tienes problemas sencillos para familiarizarte con el cálculo de moles, moléculas y átomos con las soluciones.
 

Consejos para realizar problemas de disoluciones.

Hoja de problemas de disoluciones sencillos.

Aquí tenéis algunos problemas de disoluciones resueltos.

Más problemas de disoluciones y diluciones.

EL JABÓN

El jabón es un producto usado para la higiene personal y para lavar ciertos objetos. Se cree que las tribus germanas de la época de César ya lo fabricaban a partir de cenizas y grasas animales pero las primeras noticias que tenemos de la elaboración del jabón proceden de los árabes que lo introdujeron en Europa a través de Al-Andalus.La primera industria jaboner podría haber estado en Sevilla, en la calle Castilla.

Antiguamente la fabricación de jabón casera era algo habitual en las casas especialmente en zonas rurales, pero esta tradición se está perdiendo a pesar de ser un proceso muy sencillo, además de ser una forma útil de reciclar aceites de fritura.

Químicamente la fabricación de jabón consiste en la hidrólisis de un éster.

ÉSTER + SOSA --------- JABÓN + ALCOHOL

En esta reacción, llamada SAPONIFICACIÖN,  el trioleato de glicerina, al reaccionar con sosa caustica produce jabón (trioleato sódio)  y glicerina.

La acción limpiadora del jabón se debe a la estructura de sus moléculas, con una parte liposoluble (hace que el jabón moje la grasa disolviéndola) y otra hidrosoluble (hace que el jabón se disuleva en agua). El jabón hace que la grasa pase a disolución y la mancha desaparece.

El jabón reduce la tensión superficial del agua, lo que favorece su penetración en los huecos de la sustancia que se va a lavar.

La forma más sencilla de prepararlo es en frío, mezclando cinco partes en volumen de aceite y agua con una parte de sosa en masa (1Kg). Se añade lentamente el aceite a la sosa previamente disuelta sin dejar de remover con un palo de madera. PRECAUCIÓN: la sosa es corrosiva.

Al terminar de mezclar se continúa moviendo durante dos horas y cuando empice a endurecer se vierte en moldes, preferentemente de plástico.

SEGURIDAD EN EL LABORATORIO

Aquí tenéis enlaces y documentos para realizar el trabajo sobre "El laboratorio: seguridad y normas de uso".
normas de seguridad
normas de seguridad (II)
pictogramas

material de laboratorio

Las frases R son breves enunciados, expuestos en la etiqueta de envases que contienen sustancias químicas, y que especifican de la naturaleza de los riesgos que puede presentar las sustancias químicas y preparados peligrosos. El contenido de cada una de las frases R no cambia, siempre es el mismo.

Las frases S son breves enunciados, expuestos en la etiqueta de envases que contienen sustancias químicas, y que exponen consejos de seguridad o prudencia a ser adoptados frente a los riesgos que pueda presentar la sustancia en cuestión. La etiqueta presente en un envase puede contener tanto frases R como frases S. El contenido de cada una de las frases S no cambia, siempre es el mismo.