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CORPORACIÓN EDUCATIVA

Formando líderes, con una auténtica educación integral

School´s

Primero de Secundaria

Química

Somos un grupo de educadores que busca contribuir en la solución de

Presentación Didáctico

uno de los mayores problemas de nuestro país, la educación, brindando una enseñanza de alta calidad.

En ese sentido es pertinente definir públicamente la calidad aso-

ciandola a las distintas dimensiones de la formación de las personas: desarrollo cognitivo, emocional, social, creativo, etc.

Somos un grupo de educadores que busca contribuir en la solución de uno de los Nuestra Institución School’s propone una perspectiva integral mayores problemas de nuestro país, laMentor educación, brindando una enseñanza de alta calidad. y moderna, ofreciendo una formación personalizada basada en princi-

Nuestra propone una perspectiva integralintegral y moderna, una formación pios y I.E. valores; buscando el desarrollo de ofreciendo nuestros estudiantes, impulsando susprincipios capacidades parabuscando el éxito el endesarrollo la vida profesional. personalizada basada en y valores; integral de nuestros

estudiantes, impulsando sus capacidades para el éxito en la vida profesional. Es por esta razón que nuestro trabajo para este año 2014 se da

Estambién por esta razón que nuestrode trabajo para este año 2013 sede daGuías tambienDidácticas con el trabajo de con el trabajo los docentes a través que los docentes a través de que permitirán un mejor nivel académico y lograr permitirán unGuías mejorDidácticas nivel académico y lograr alcanzar la práctica que lo que que el alumno(a) requiere, requiere, porque nuestra metameta es: que es: alcanzar es la práctica es lo que el alumno(a) porque nuestra

“Formar líderes con una auténtica

“Formar líderesintegral” con una auténtica educación educación integral”

Capítulo 1.

División de la Química ...................................................

9

Capítulo 2.

Materia y Propiedades .....................................................

17

Capítulo 3.

Estados – Cambios de la Materia ...................................

24

Capítulo 4.

Mezclas y Sustancias ........................................................

31

Capítulo 5.

Teorías Atómicas ..............................................................

37

Capítulo 6.

El Átomo ............................................................................

45

Capítulo 7.

Tipos de Átomos ..............................................................

52

Capítulo 8.

Radioactividad ..................................................................

59

Capítulo 9.

Elemento Químico ...........................................................

67

Capítulo 10.

Núclido ...............................................................................

74

Capítulo 11.

Iones ...................................................................................

80

Capítulo 12.

Tabla Periódica .................................................................

86

Capítulo 13.

Números Cuánticos I .......................................................

95

Capítulo 14.

Números Cuánticos II ...................................................... 102

Capítulo 15.

Distribución Electrónica I .............................................. 108

Capítulo 16.

Distribución Electrónica II ............................................. 114

Química - 1ro Sec.

Capítulo

1

División de la Química

Introducción A la química se la considera una ciencia joven, pues no llega aún a los 400 años de vida en calidad de ciencia. constitución de la química moderna TEORÍA DEL FLOGISTO Algunos historiadores afirman que la teoría del flogisto puede considerarse como la primera gran teoría de la química moderna. A principios del siglo XVIII, el médico Georg Ernst Stahl (1660 -1734), siguiendo las ideas de su maestro J.J. Becher (16351682), propuso una explicación conjunta de la calcinación de los metales, la combustión de los cuerpos combustibles y la respiración de los animales, basada en la existencia de un ‘‘principio de la combustibilidad’’ que denominó ‘‘flogisto’’. De acuerdo con sus ideas, los metales estaban formados por flogisto y la cal corrrespondiente, de modo que, cuando se calcinaban, el flogisto se desprendía y dejaba libre la cal correspondiente. Del mismo modo, para obtener el metal a partir de la cal, era necesario añadirle flogisto, el cual podía obtenerse a partir de una sustancia rica en este principio, como el carbón, por ejemplo. Un buen ejemplo de los libros que emplearon esta teoría es la popular obra de Joseph Macquer, Elémens de chymiethéorique,que fue traducida al castellano, publicada en 1788 en Valencia, donde fue utilizada para la enseñanza de la Química que se impartió en la universidad. El desarrollo de los estudios sobre los gases fue una de las causas que llevaron al abandono de la teoría del flogisto, aunque estas investigaciones se desarrollaron dentro de este marco teórico.

John Dalton

DIVISIÓN DE LA QUÍMICA QUÍMICA GENERAL Estudia los fundamentos o principios básicos comunes a todas las ramas de la ciencia química. QUÍMICA DESCRIPTIVA Estudia las propiedades y la obtención de cada sustancia químicamente pura en forma particular. Podemos subdividirla en:

Química Inorgánica Estudia todas las sustancias inanimadas o del reino mineral.



Química Orgánica Estudia todas las sustancias que contienen carbono (con excepción de CO, CO2, carbonatos, etc.) ya sean éstos naturales (provenientes del reino animal y vegetal) o artificiales (plásticos, fibras textiles, etcétera.).

HIPÓTESIS ATÓMICA DE DALTON La hipótesis atómica de John Dalton (1766 -1844) fue formulada a principios del siglo XIX y marcó el comienzo del cálculo sistemático de pesos atómicos para todos los elementos.

Formando líderes con una auténtica educación integral

9

Química - 1ro Sec. Bioquímica Estudia la composición, estructura y funciones de las moléculas complejas que forman sistemas biológicos e intervienen en procesos químicos vitales, como la fotosíntesis, digestión, respiración, reproducción, circulación, etcétera.

Antoine Lavoisier El Traité élémentaire de chimie de Antoine Lavoisier (1743 – 1794), se publicó en París en 1789 y representa la culminación de la química del siglo XVIII, que llevó al abandono de la teoría del flogisto y al uso de nuevas concepciones sobre los elementos y la composición de los cuerpos.

Petroquímica Estudia la aplicación de procesos y principios químicos para obtener los productos industriales a partir de los derivados del petróleo, carbono y gas natural. farmOquímica Estudia las propiedades de las sustancias químicas y su acción nociva o benéfica sobre los seres vivos. Por ejemplo, la acción de la penicilina, las drogas y los antibióticos en seres humanos. fisiCoquímica Estudia todos los procesos en los que se relacionan los principios y leyes físicas y químicas, como por ejemplo: la estructura atómica y molecular, propiedades de los gases, líquidos y sólidos, etc.

Una de las consecuencias de la Revolución francesa fue que el rey Luis XVI murió guillotinado, y Antoine Lavoisier por ser colaborador del rey corrió la misma suerte.

geoquímica Estudia la composición química de la tierra. Los objetivos principales de la geoquímica son:

QUÍMICA ANALÍTICA Estudia las técnicas para identificar, separar y cuantificar las sustancias orgánicas e inorgánicas presentes en una muestra material, o los elementos presentes en un compuesto químico.

Cualitativa Estudia las técnicas para identificar las sustancias químicas (simples y compuestas) en una muestra material o los elementos químicos presentes en un compuesto. Así por ejemplo, se ha determinado que en el agua pura sólo hay dos elementos: hidrógeno y oxígeno.



Cuantitativa Estudia las técnicas para cuantificar las sustancias químicas puras en una muestra material o el porcentaje en peso que representa cada elemento en un compuesto, para luego establecer su fórmula química.

(1) La determinación de la abundancia absoluta y relativa de los elementos químicos en la tierra. (2) Estudio de la distribución y migración de dichos elementos en las diversas partes de la Tierra (atmósfera, hidrósfera y litósfera) y en sus minerales y rocas, intentando determinar las leyes o principios que rigen tal distribución y migración.

La gasolina es probablemente el compuesto más conocido del petróleo y que contiene sobre todo alcanos y cicloalcanos. Las gasolinas se clasifican de acuerdo a su índice de octano, que es una medición de su tendencia a producir detonaciones.

QUÍMICA APLICADA Por su relación con otras ciencias y su aplicación práctica, podemos subdividirla en:

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Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. química industrial Estudia la aplicación de procesos químicos y los insumos para la obtención de productos químicos sintéticos a gran escala, como por ejemplo: plásticos, caucho sintético, combustibles, fibras textiles, fertilizantes, jabones, detergentes, etc.

Demostración

¿Por qué la gasolina es un aporte del petróleo? Cuando el petróleo es llevado a la refinería, por ejemplo aquí en Lima tenemos la refinería de La Pampilla, es tratado con un proceso llamado destilación fraccionada en el cual los componentes del petróleo se separan, siendo uno de ellos la gasolina.

astroquímica Estudia la composición química de los astros. Así por ejemplo, se ha determinado que la atmósfera del planeta Marte contiene nitrógeno (N2), anhídrido carbónico (CO2), helio (He) e hidrógeno (H2).

EJERCICIOS RESUELTOS Ejemplo 1 El ketoconazol es un aporte de:

Resolución Geoquímica

Resolución El ketoconazol es una pastilla que se usa para matar hongos y por lo tanto se desarrolla en la industria farmoquímica.

Ejemplo 2 El GLP es un aporte de:

Ejemplo 4 La purificación de metales y producción de metales le corresponde a la química. Resolución El que se encarga de extraer metales de los minerales, la refinación, producción es la química metalúrgica.

Resolución El GLP llamado también gas licuado de petróleo se usa como combustible de cocinas y es un aporte de la petroquímica.

Ejemplo 5 La Química Analítica se divide en:

Ejemplo 3 Para encontrar yacimientos de petróleo se hace estudios en lo que es la cartografía y también estudios específicos de suelos este último le corresponde a la química.

Resolución a) Química Analítica Cuantitativa b) Química Analítica Cualitativa

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11

Química - 1ro Sec.

Resolviendo en clase 1) La ampicilina es un aporte de .............................. ...............................................

4) Completa: Química Analítica se divide en

2) La ...................................... estudia la composición y estructura de las ..................................... complejas. 5) Escribe dos ejemplos de química inorgánica:

3) La Química Analítica estudia las técnicas para .................................. y ................................. las

6) ¿Qué estudia la química cuantitativa?

sustancias orgánicas e inorgánicas.

Para Reforzar 1) Los fertilizantes, jabones y detergentes son aportes: a) Bioquímica c) Farmoquímica d) Química industrial

b) Petioquímica e) Física Química

2) La ................................ estudia la química de los astros. a) Bioquímica c) Química industrial d) Astroquímica

b) Farmoquímica

3) La química descriptiva estudia las ............... y ................ de cada sustancia químicamente pura.

12

a) Cualitativa - cuantitativa b) Cualitativa - analítica c) Inorgánica - orgánica d) Orgánica - cuantitativa e) Inorgánica - Aplicada

5) Es ejemplo de sustancia inorgánica:

e) Geoquímica

a) los fundamentos - obtención b) principios - forma c) propiedades - fundamentos d) propiedades - obtención e) obtención - forma

4) La química descriptiva se divide en:

a) CO b) CO2 d) CH4

c) O2 e) H2SO4

6) Son aportes de la farmoquímica excepto: a) Las drogas c) La penicilina d) El kerosene

b) Los antibióticos e) N. A.

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Química - 1ro Sec. PROBLEMAS PARA CLASE N° 1

Para el profesor:

Para el alumno:

1

CO2, CO, NH4 son estudiadas por la:



a) Nuclear b) Química orgánica c) Química analítica d) Geoquímica e) Fusión

1

Completar: La .......... es una ciencia experimental que estudia a la materia en sus transformaciones ....... a) química - externas b) química orgánicas - orgánicas c) química - internas d) química analítica - sintéticas e) bioquímica - vivas

Resolución:

Resolución:

Clave: 2

Estudia las técnicas para cuantificar sustancias químicas: a) Química analítica (cualitativa) b) Química analítica (cuantitativa) c) Química orgánica (cuantivativa) d) Química inorgánica (cualitativa)

Clave: 2

Estudia los principios y teorías de a química:



a) Química nuclear b) Química orgánica c) Química general d) Química aplicada e) Química analítica

Resolución:

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 13

Química - 1ro Sec. 3

Autor que marcó el comienzo del cálculo sistemático de los pesos atómicos:

3

Estudia la composición química de la tierra: a) Nuclear b) Química orgánica c) Geoquímica d) Química celular e) Alotropía

a) Aristóteles b) Newlans c) Thompson d) John Dalton e) Lavoiser

Resolución:

Resolución:

Clave: 4

El sulbatamol evita la broncocontracción por acción directa del músculo liso bronquial y es un aporte de: a) Geoquímica b) Nuclear c) Farmoquímica d) Celular e) Genética

Clave: 4

Estudia la composición química de los astros: a) Química espacial b) Química atmosférica c) Química Nucleal d) Industrial e) Astroquímica Resolución:

Resolución:

Clave: 14

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 5

El ozono es una forma alotrópica de un elemento y dicho elemento es:

5

El ketoronazol es un antibiótico antimicótico. Esto es un aporte de:

a) fósforo b) oxígeno c) carbono d) azufre e) nitrógeno

a) Fisicoquímica b) Geoquímica c) Farmoquimíca d) Bioquímica e) N. A.

Resolución:

Resolución:

Clave: 6

Estudia la migración y distribución de elementos:

Clave: 6

a) Geoquímica b) Astroquímica c) Petroquímica d) Química industrial e) N. A.

La purificación y producción de los metales le corresponde a la química: a) Metalúrgica b) Nuclear c) Celular d) Orgánica e) Inorgánica

Resolución: Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 15

Química - 1ro Sec. 7

7

Son ejemplos de química orgánica: a) HNO3 b) CH4 c) H2SO4 d) CO2 e) b y d

El G.L.P. es un gas licuado de petróleo y es un aporte de la: a) Metalúrgica b) Genética c) Celular d) Orgánica e) Petroquímica

Resolución: Resolución:

Clave: 8

Mencione ejemplos de química inorgánica: a) HF b) HS c) CH4 d) CO2 e) a y b

Clave: 8

La fotosíntesis, digestión y respiración son estudiados por: a) Genética b) Celular c) Bioquímica d) Farmoquímica e) Petroquímica

Resolución: Resolución:

Clave:

Clave:

NOTA Sello y Firma del Profesor 16

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Capítulo

Materia y Propiedades

Definición Es todo objeto o material que ocupa un determinado lugar en el espacio.

2

propiedades PROPIEDADES GENERALES Se refiere a las propiedades extensivas, es decir, aquellas que dependen de la masa del cuerpo. Entre ellas tenemos:

Extensión Es la propiedad de los cuerpos que le permite ocupar un determinado volumen en el espacio.



Impenetrabilidad Esta propiedad nos indica que dos o más cuerpos no pueden ocupar simultáneamente un mismo lugar en el espacio.



Inercia Es la tendencia que tiene un cuerpo para permanecer en reposo o en movimiento uniforme. Para vencer la inercia se requiere de la aplicación de una fuerza que pone al cuerpo en movimiento o modifica el que ya tiene.

Masa Es una propiedad que nos permite medir la cantidad de materia. Gracias a la masa, la materia puede ser identificada y diferenciada de otras.

Peso Es una fuerza con la cual un cuerpo es atraído por otro por efecto de la acción de la GRAVEDAD. No debemos confundir masa con peso; la masa es una cantidad de materia que se mide en una balanza.

W = mg W : peso del cuerpo. m : masa del cuerpo. g : aceleración de la gravedad.

Formando líderes con una auténtica educación integral

17

Química - 1ro Sec. PROPIEDADES ESPECÍFICAS Se refiere a las propiedades intensivas, es decir, aquellas que no dependen de la masa del cuerpo. Tenemos por ejemplo: dureza, tenacidad, maleabilidad, ductilidad, y otras como: Elasticidad Es la propiedad que tiene un cuerpo sólido para restaurar su forma original una vez que desaparece la fuerza que inicialmente lo estaba deformando. Expansibilidad Es la propiedad que tienen los gases para ocupar todo el volumen que se les presenta.

El mar es azul porque refleja el color del cielo o a veces el mar se presenta verdoso debido a diminutas algas que componen fitoplancton, los cuales son verdes como todas las plantas que realizan la fotosíntesis.

Compresibilidad Es la propiedad de los gases que les permite reducir su volumen; es un proceso inverso a la propiedad anterior. Viscosidad Es la resistencia que encuentran las moléculas de un fluido para dispersarse.

El cielo es azul porque la luz del Sol, que es blanca, al llegar a la atmósfera se dispersa, siendo la luz azul dispersada con mayor facilidad por las moléculas de aire.

La gasolina no es igual en invierno y en verano Resulta que fabricar gasolina no es tan simple como mucha gente cree. No basta con destilar petróleo en las refinerías y enviarlo a las gasolineras. La gasolina es una mezcla de diferentes componentes que deben mezclarse en proporciones adecuadas para conseguir las propiedades deseadas, y una de las más importantes es la volatilidad. ¿Por qué la volatilidad? En los cilindros del motor de los automóviles se quema una mezcla de aire y vapor de gasolina que se ha preparado previamente en el carburador. Sin embargo, cuando el tiempo es muy frío resulta difícil vaporizar la gasolina y cuesta mucho arrancar el motor. Por eso, las compañías petrolíferas, en invierno, preparan gasolinas con una mayor proporción de componentes volátiles lo que permite que se vaporice más fácilmente. Por otra parte, cuando el tiempo es caluroso, no es deseable que la gasolina sea muy volátil porque se vaporizaría con demasiada facilidad. Parte de la gasolina del depósito se perdería por evaporación, lo que además de caro resulta peligroso para el medio ambiente. Además, pueden formarse bolsas de vapor en los conductos del combustible, con lo que la bomba de gasolina no podría funcionar correctamente y no llegaría suficiente combustible al motor. En resumen, todo un problema. Pero, como las gasolinas son mezclas de hidrocarburos con diferente volatilidad, se resuelve fácilmente cambiando la proporción de la mezcla. Cuanto más frío sea el clima mayor proporción de componentes volátiles debe contener la mezcla. De hecho, las compañías petrolíferas cambian la proporción de la mezcla cuatro veces al año, y no nos damos cuenta, pero lo notaríamos si no lo hicieran. Menos mal que no la cambian todos los meses porque sino los profesores son capaces de hacernos aprender la lista de gasolinas igual que la tabla periódica.

18

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Resolviendo en clase 1) Es un estado intermedio entre el sólido y el gaseoso.

_______________________________________

4) En un sistema cerrado formado por una mezcla de agua. etanol, hielo y oxígeno, determinar el número de fases, componentes y constituyentes: _______________________________________ 5) Indique el número de verdaderas en: * El oxígeno y ozono son alotrópicos * El aire es mezcla homogénea * Según EINSTEIN la materia y energía son equivalentes y permanecen constantes en el universo. * La evaporación del agua es ejemplo de fenómeno físico.

2) Las moléculas se encuentran ionizadas.

_______________________________________

6) “La.............. cuyo valor depende de la................. se denomina ....................... .”

3) Relaciona qué tipo de propiedad específica presenta el siguiente ejemplo: La plastilina se puede maniobrar más que la madera.

a) Propiedad – masa – extensiva b) Propiedad – forma – extensiva c) Propiedad – sustancia – intensiva d) Propiedad – forma – intensiva e) Propiedad – mezcla – extensiva

_______________________________________

Para Reforzar 4) ¿Por qué el peso varía de acuerdo al lugar?

1) ¿Cuál es el valor de la velocidad de la luz? (en km/s) a) 360 000 km/s c) 300 000 km/s d) 310 000 km/s

e) 374 000 km/s

2) Completar: “La masa mide la cantidad de ................. ......................... en un cuerpo”. a) Aire c) Moléculas d) Materia

a) Cantidad de materia b) Fuerza de gravedad c) Intensidad de moléculas d) Composición de la materia e) N. A.

b) 320 000 km/s

b) Sustancia e) N. A.

5) Relaciona qué tipo de propiedad específica presenta el siguiente ejemplo: Se puede reducir el volumen de un globo inflado con aire. _______________________________________

3) De las proposiciones, ¿cuáles son características de la materia? I. Tiene forma y volumen definido. II. Tiene masa. III. Es perceptible por los sentidos. a) I b) II, I d) I, II

c) I, II, III e) II, III

Formando líderes con una auténtica educación integral

6) La naftalina se emplea como protector contra los bichos en prendas de vestir, se caracteriza por un cambio de estado directo, de sólido a gas denominándose: a) condensación c) solidificación d) compensación

b) sublimación e) fusión 19

Química - 1ro Sec. PROBLEMAS PARA CLASE N° 2

Para el profesor: 1

Para el alumno:

¿Qué expresión establece una relación entre la materia y la energía?

1

Resolución:

Propiedad de los cuerpos que le permiten ocupar un volumen: a) Extensión c) Inercia d) Peso

b) Impenetrabilidad e) Elasticidad

Resolución:

Clave: 2

Propiedad de los gases donde ocupa todo el volumen del recipiente que lo contiene es: Resolución:

Clave: 2

Es una propiedad exclusiva de los gases que le permite reducir su volumen: a) Elasticidad c) Comprensibilidad d) Viscosidad

b) Expansibilidad e) Extensión

Resolución:

Clave: 20

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 3 Propiedad que nos permite medir la cantidad de materia:

3

Resolución:

La es la propiedad de los cuerpos para mantenerse en reposo. a) Extensión c) Inercia d) Peso

b) Impenetrabilidad e) Elasticidad

Resolución:

Clave: 4

¿Cuál es la fórmula para hallar el peso de la materia? Resolución:

Clave:

4

La cantidad de materia en un cuerpo se denomina: a) Peso b) Masa d) Extensión

c) Inercia e) T. A.

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 21

Química - 1ro Sec. 5

¿Qué mide el peso?

5

Resolución:

De los mencionados, ¿cuáles son materia? I. Suelo II. Agua III. Hierro IV. Fuerza V. Aire a) I, II, III, VI c) I,II, III, V d) II, III, IV, V

b) I, II, IV, V e) N. A.

Resolución:

Clave: 6

Propiedad de los cuerpos sólidos para recuperar su forma inicial:

Clave: 6

La fuerza de atracción gravitatoria que experimentan los cuerpos se denomina a) Fuerza de atracción b) Fuerza de repulsión c) Fuerza de cohesión d) Fuerza de gravedad e) N. A.

Resolución:

Resolución:

Clave: 22

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 7

Indica cuales son las propiedades especificas:

7

"La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”. Corresponde a la ley:



Resolución:

a) Ley de conservación de la materia. b) Ley de conservación de la energía. c) Ley de conservación de la masa. d) Ley de conservación del trabajo. e) Ley de conservación del peso. Resolución:

Clave: 8

Indica las propiedades generales:

Clave: 8

Resolución:

¿Qué unidad se puede utilizar para expresar la energía? a) Km/s b) M3 d) Ergios

c) Joules e) Kcal

Resolución:

Clave:

Clave:

NOTA Sello y Firma del Profesor

Formando líderes con una auténtica educación integral

23

Química - 1ro Sec.

Capítulo

Estados de la Materia

3

ESTADO GASEOSO

ESTADOS DE LA MATERIA Es aquel punto donde se definen sus propiedades físicas y químicas. Para indicar el número de estados de la materia podemos considerar lo siguiente:  De acuerdo a la Termodinámica se conoce como estado a aquel punto del cuerpo donde se definen sus propiedades de presión temperatura, volumen y entropía. Por consiguiente, existen infinitos estados termodinámicos que se agrupan en tres fases que son: fase sólida, fase líquida y fase gaseosa.

Es un estado donde las moléculas tienen un movimiento caótico debido a que la fuerza de cohesión de las moléculas es mucho menor que la fuerza de repulsión de las mismas. Se caracterizan por tener forma y volumen definidos debido al recipiente que los contiene.

REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LAS MOLÉCULAS DE UN GAS

ESTADO SÓLIDO Son cuerpos compactos debido a que la fuerza de cohesión de las moléculas son mayores que la fuerza de repulsión de las mismas. Se caracterizan por tener forma y volumen definidos.

ESTADO PLASMÁTICO Es un estado de alto contenido energético; a temperaturas elevadas las moléculas gaseosas se ionizan a expensas de los choques de los átomos o las moléculas que se mueven rápidamente. El plasma es un gas ionizado parcial o totalmente, de tal manera que las densidades de carga positiva y negativa son prácticamente iguales, entonces decimos que es un sistema eléctricamente neutro. Aplicaciones del Plasma

ESTADO LÍQUIDO Es un estado intermedio entre el sólido y el gaseoso, se caracteriza por tener volumen definido y forma indefinida. En su estado natural, donde eliminamos especialmente la acción de la gravedad y otros, el líquido adquiere forma esférica. 24

Ø El plasma es producido en los descargadores de gases como los de luminiscente, de arco, etc.; este gas se denomina descarga gaseosa. Ø El plasma se emplea en los láseres de gas o generadores cuánticos de luz. Ø Los motores de plasma de pequeña potencia tienen grandes aplicaciones en las naves cósmicas. Ø El plasmatrón nos permite obtener chorros potentes de plasma denso que nos permiten soldar, cortar metales, perforar pozos, etc.

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. CAMBIOS DE ESTADO Los cuerpos pueden pasar de un estado a otro, variando especialmente su presión y/o temperatura. Un ejemplo práctico que sufren los cambios de estado, es el agua; pero debemos tener en cuenta las siguientes observaciones. GASIFICACIÓN También se le denomina evaporización o ebullición, pero con un mecanismo distinto. La evaporación ocurre en la superficie del líquido a temperaturas indefinidas. La ebullición ocurre en cualquier parte del líquido pero a una temperatura definida. La volatilización es una vaporización que se realiza violentamente; por ejemplo: el éter, la propanona, etc.

CAMBIO DE ESTADO

NOMBRE

EJEMPLOS

Sólido → Líquido

Fusión

Fusión de la nieve o el hielo

Sólido → Gas

Sublimación

Líquido → Sólido Congelación, solidificación Líquido → Gas

Sublimación de nieve carbónica Congelación del agua o solidificación de un metal fundido

Vaporización, evaporación

Gas → Líquido Condensación, licuación Gas → Sólido

LICUACIÓN También podemos usar el término condensación, pero sólo es conveniente cuando se trata de pasar de vapor a líquido. SUBLIMACIÓN Es un proceso directo de sólido a gas sin conocer el estado líquido, por ejemplo tenemos al hielo seco ( CO2 en forma sólida).

Formando líderes con una auténtica educación integral

Sublimación

Evaporización de agua Formación de rocío o condensación, licuefacción de dióxido de carbono Formación de escarcha y nieve inversa

Demostración

¿Por qué el aire no se expande por todo el universo? Sabemos que los gases se expanden debido a la alta energía cinética que tienen sus moléculas, pero no llegan a expandirse por todo el universo porque existe la fuerza de la GRAVEDAD y las moléculas del aire no pueden vencer la fuerza de la gravedad.

25

Química - 1ro Sec.

Resolviendo en clase 1) De los mencionados, ¿cuáles se subliman?

4) La moléculas de un líquido:

I. Naftalina II. Hielo seco III. Madera 2) Relaciona mediante flechas: Sólido Líquido Gas



Mayor fuerza de repulsión. Menor fuerza de repulsión. Equilibrio entre las fuerzas de atracción y repulsión.

3) Completa: La fuerza de cohesión de las moléculas son mayores que la fuerza de repulsión.



________________________________________

a) Se mueven con mayor velocidad cuando menor es la temperatura. b) Se atraen entre ellos por las llamadas fuerzas de cohesión. c) Pueden juntarse fácilmente por compresión. d) No tienen ningún movimiento puesto que el líquido perdería su volumen. e) Si se encuentran en la superficie libre el líquido no están sujetas a ninguna fuerza de atracción. 5) Se le llama hielo seco: a) Carbohidrato c) Dioxido de carbono d) Ozono

b) Hidrocarburo e) Proteínas

6) Señale el o los compuestos que tienen la propiedad de sublimarse: 1. Bencina 3. Naftalina

2. Alcohol 4. Hielo seco

Para Reforzar 4) ¿Que alternativa no está asociado correctamente respecto al cambio de estado?

1) Completa los cambios físicos. Gas



Sólido

a) Sólido b) Vapor c) Sólido d) Líquido e) Líquido

Se llama: _____________________________

2) Completa los cambios físicos: Líquido



5) El proceso por el cual un cuerpo sólido se transforma directamente en gas se denomina:

Sólido

Se llama: _____________________________

3) Del siguiente esquema indique cuantas proposiciones son no incorrecta: ( ) I es fusión II I ( ) III es licuación V III S L G ( ) V es solidificación IV ( ) II es evaporación ( ) IV es sublimación inversa a) 1 b) 2 d) 4 26

c) 3 e) 5

líquido: fusión líquido: compensación gas: sublimación gas: vaporización sólido: solidificación

a) evaporización c) fusión d) sublimación

b) vaporización e) solidificación

6) ¿Cuál de las proposiciones es correcta? a) b) c) d) e)

Solidificación es el cambio del estado sólido a líquido. Sublimación es el cambio del estado sólido a líquido. Evaporación es el cambio del estado gaseoso a líquido Licuación es el cambio del estado gaseoso a líquido. Licuación es el paso de líquido a gaseoso.

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. PROBLEMAS PARA CLASE N° 3

Para el profesor: 1

Para el alumno:

Al cambio de estado de gas a líquido se denomina:



1

Señalar en cada flecha el proceso: Líquido ................. Sólido .................

a) Fusión b) Licuación c) Condensación d) Vaporización e) Sublimación

Gas

a) Solidificacion – sublimación directa b) Licuación – condensación c) Fusión – evaporización d) Solidificación – sublimación indirecta e) Condensación – sublimación

Resolución: Resolución:

Clave: 2

¿Cuál de los siguientes conceptos nos acerca más a la idea de un gas?

Clave: 2

a) Volumen variable y forma definida. b) Volumen definido y forma variable. c) Forma volumen y forma variable. d) Volumen variable y forma variable. e) Ningún volumen particular pero una forma definida.

¿En qué consiste la licuación? a) Cambio de solido a liquido b) Cambio de líquido a solido c) Cambio de líquido a gaseoso d) Cambio de gaseoso a líquido e) Cambio de solido a gaseoso Resolución:

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 27

Química - 1ro Sec. 3

¿Qué proceso explica la formación del anhídrido carbónico a partir del hielo seco?

3

¿En qué consiste la fusión? a) Cambio de solido a liquido b) Cambio de líquido a solido c) Cambio de líquido a gaseoso d) Cambio de gaseoso a líquido e) Cambio de solido a gaseoso

a) Fusión b) Evaporización c) Sublimación d) Congelación e) Licuación

Resolución: Resolución:

Clave: 4

Señale el o los compuestos que tiene la propiedad de sublimarse: 1. Bencina 2. Alcohol 3. Naftalina 4. Hielo seco a) 1 y 4 b) 2 y 3 d) 2 y 4

c) 3 y 4 e) 2, 3 y 4

Clave: 4

¿Cómo se denomina el proceso para transformar un líquido en sólido? a) Licuación b) Fusión c) Solidificación d) Evaporación e) Condensación

Resolución: Resolución:

Clave: 28

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 5

Respecto a los cambios de estado de la materia indicar lo no correcto I. Sólido – gas: sublimación directa II. Sólido – líquido: fusión III. Gas – solído: solidificación IV. Líquido – vapor: vaporización V. Gas – líquido: condensación a) Sólido I b) II, II d) Solo III

5

Se encuentra en estado líquido: a) sombra b) agua en forma de hielo c) alcohol d) trozo de madera e) aire Resolución:

c) III, V e) III, IV, V

Resolución:

Clave: 6

Indicar cuantas proposiciones son no correctas ( ) la mayoría de sólidos forman cristales es decir, estructuras de forma geometrica definida. ( ) El estado más abundante de la materia es el plasmático. ( ) Los gases y liquidos son fluidos. ( ) La inercia es el estado de reposo de la materia. ( ) Cuando un cuerpo cambia de estado físico al calentarlo se dice que se ha producido un cambio exotermico. a) 1 b) 2 d) 4

Clave: 6

c) 3 e) 5

En el gráfico mostrado, indicar el cambio respectivo: Sólido .................

Gas

a) Condensación b) Evaporación c) Sublimación d) Licuación e) Solidificación Resolución:

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 29

Química - 1ro Sec. 7

Explique el ciclo del agua en la naturaleza señalando los cambios de estado.

7

¿Cuántos estados de agregación existen? a) 2 b) 5 d) 6

c) 4 e) 7

Resolución:

Resolución:

Clave: 8

Relaciona: 1. Es la fuerza por la cual un cuerpo es atraído por efecto de la gravedad. 2. Dos o más cuerpos no pueden ocupar simultáneamente un mismo lugar. 3. Son propiedades que no dependen de la masa del cuerpo. 4. Aquellas propiedades que depeden de la masa del cuerpo. 5. Es la propiedad de los gases que les permite reducir su volumen. ( ( ( ( (

) ) ) ) )

Clave: 8

¿En qué estado se encuentra el vinagre? a) Solido b) Liquido c) Gaseoso d) Plasmático e) N. A.

Resolución:

Compresibilidad Impenetrabilidad Propiedades generales Propiedades específicas Peso

Resolución:

Clave:

Clave:

NOTA Sello y Firma del Profesor 30

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Capítulo

Mezclas y Sustancias

MEZCLAS Es común encontrar en los supermercados productos que contienen una serie de compuestos químicos, muchos de ellos en mezcla. Una mezcla es la unión de dos o más sustancias en cualquier proporción de masa o de volumen sin alterar químicamente a los componentes. Una mezcla puede ser homogénea, si presenta una fase y sus componentes no se diferencian. En una solución, una sustancia llamada soluto se disuelve en otra llamada solvente y en un coloide. La fase dispersa utiliza como medio a la fase dispersante. El estado de una solución depende del solvente. Las aleaciones son soluciones sólidas.

4

• Petróleo : • Aire : • Gasolina :

Mezcla de hidrocarburos líquidos, sólidos y gaseosos Mezcla gaseosa de N2 (70%), oxígeno (20%) y otros gases Mezcla líquida de isooctano (poder antidetonante) y heptano (poder detonante)

Una mezcla también puede ser heterogénea, presenta varias fases y se hacen visibles los componentes. La mayoría de minerales y rocas se muestran en mezclas heterogéneas. Las mezclas homogéneas presentan una sola fase

Los componentes de una mezcla no se alteran químicamente

SUSTANCIAS

Principales mezclas: • Vinagre : • Formol : • Acero : • Amalgama de plata :

Una solución de ácido acético (CH3COOH) y agua. Una solución de metanal (HCHO) y agua. Aleación de hierro y carbono.

La materia se puede clasificar como sustancia química o como mezcla de sustancias. El agrupamiento de átomos por enlace covalente forma una molécula. La reunión de moléculas por fuerzas intermoleculares forman una sustancia química y la unión de sustancias sin alteración química se denomina mezcla.

Las sustancias están formadas por moléculas idénticas

Mezcla de plata con mercurio.

Formando líderes con una auténtica educación integral

31

Química - 1ro Sec.

Resolviendo en clase 1) ¿Cuáles son los componentes principales del vinagre?

4) ¿Cuál es la representación química del ozono?

2) ¿Cómo se denomina a la mezcla de metanal y agua?

5) ¿Cuáles son los componentes del latón?

3) ¿Cómo se denomina a la sustancia que se disuelve en una solución?

6) Relacionar: I. Azufre II. Amalgama III. CO2

A. Mezcla B. Compuesto C. Sustancia simple

Para Reforzar 4) Relacionar:

1) ¿Cuántos átomos posee una molécula de P3? a) 1 b) 2 d) 4

I. Mezcla heterogénea II. Mezcla homogénea

c) 3 e) 5

5) De los alternativas menciondas, ¿cuáles son sustancias simples? I. Mercurio II. Cobre III. Agua

2) El ácido nítrico: HNO3 es a) Simple c) Elemento d) Molecula

A. Aire B. Roca

b) Compuesta

a) I, II b) II, III d) I, II, III

e) a y d

c) III, I e) N.A.

6) Clasifique en simples o compuestos: 3) Relacionar: I. Cobre I. Gasolina II. Mineral

32

A. Mezcla heterogénea B. Mezcla homogénea

: __________________________

II. Amoníaco : _________________________

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. PROBLEMAS PARA CLASE N° 4

Para el profesor: 1

Para el alumno:

De los siguientes, ¿cuáles son sustancias simples? I. Oro II. Plata III. Amoníaco

1

Completar: "A la unión de dos o más sustancias, sin alteración química, se les llama ..." a) Sustancia b) Mezcla d) a y b

Resolución:

c) Enlace e) N.A.

Resolución:

Clave: 2

¿Cuál es la representación química del fósforo rojo?

Clave: 2

¿Cuántas fases presenta una mezcla homogénea? a) 1 b) 2 d) 4

c) 3 e) 5

Resolución: Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 33

Química - 1ro Sec. 3

¿Cuántas fases presenta la salmuera?

3

De las alternativas mencionadas, ¿cuáles son mezclas? I. Formol II. Acero III. Bronce

Resolución: a) I, II b) II, III d) I, II, III

c) III, I e) N. A.

Resolución:

Clave: 4

De los mencionados, ¿cuáles son coloides? I. Espuma II. Gelatina III. Gel

Resolución:

Clave: 4

Con respecto a las mezclas: I. Las sustancias se alteran químicamente II. Son monofásicas III. Se forman con proporciones variables ¿Cuáles son correctas? a) I, II b) II, III d) I, II, III

c) III, I e) N. A.

Resolución:

Clave: 34

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 5

Indicar con (V) verdadero o (F) falso según corresponda: Proposición

V/F

5

¿Qué sustancia se usa como solvente universal? a) Aire c) Amoniaco d) Azufre

¿Por qué?

• Las fórmulas químicas representan a los elementos químicos.

b) Agua e) N. A.

Resolución:

• El agua y el amoníaco son compuestos binarios.

Clave: 6

Clasifique (mezcla o sustancia pura):

Clave: 6

I. Petróleo:

_________________________________

II. Ozono:

_________________________________

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

De los mencionados, ¿cuál es un coloide? I. Espuma II. Gelatina III. Formol a) I, II b) II, III d) I, II, III

c) III, I e) N. A.

Resolución:

Clave: 35

Química - 1ro Sec. 7

¿Cuántas fases posee una solución de cloruro de sodio?

7

Completar: “A la unión de dos o más ............................ se le llama mezcla”. a) Sustancias c) Elementos d) Compuestos

Resolución:

b) Átomos e) N. A.

Resolución:

Clave: 8

De los siguientes, ¿cuáles son soluciones? I. Salmuera II. Vinagre III. Formol

Clave: 8

Completar: “Las sustancias ............................ poseen un solo elemento químico”. a) Simples c) Moléculas d) a y b

Resolución:

b) Compuestas e) N. A.

Resolución:

Clave:

Clave:

NOTA Sello y Firma del Profesor 36

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Capítulo

5

Teorías Atómicas

Teorías atómicas La materia y su estructura siempre han sido tema de estudio para la humanidad, ya que, de alguna manera, en la explicación de la estructura de la materia está también la explicación del origen del universo.

Evolución del Átomo

Li

+ F

Li+

F-

Dalton supuso que los átomos eran esferas indestructibles. De acuerdo con él, los compuestos eran la unión de dos o más átomos (representados como esferas)

Modelo atómico de Thomson Al modelo atómico de Thomson (1898) se le conoce como “Budín con pasas” y presenta los siguientes postulados: • El átomo es una esfera maciza, de carga eléctrica positiva. • Los electrones están localizados al interior de la esfera. • Las cargas del átomo se encuentran en equilibrio.

Las primeras ideas atómicas fueron planteadas por los filósofos griegos Leucipo y Demócrito (400 años a.C) quienes decían que la materia estaba formada por partículas indivisibles e indestructibles, a las que llamaron átomos. Átomo significa sin división.

Modelo atómico de Dalton John Dalton científico inglés recogió las ideas de Leucipo y Demócrito e introdujo el concepto de átomo a comienzos del siglo XIX(1803). La teoría presenta los siguientes postulados: • La materia está conformada por pequeñas partículas denominadas átomos (esferas rígidas). • Los átomos del mismo elemento tienen propiedades iguales. • Son indestructibles, indivisibles.

Formando líderes con una auténtica educación integral

Modelo atómico de Rutherford (1911) Ernest Rutherford descubrió el núcleo atómico al colocar una muestra de material radiactivo (Polonio) junto a una lámina de oro y la recubrió con placas fotográficas, observó que algunas partículas emitidas por el Polonio (a) se desviaban, que otras rebotaban y que otras no sufrían desviación, entonces concluyó que el átomo estaba conformado por el núcleo atómico macizo de carga positiva en el cuál chocaban las partículas (a). 37

Química - 1ro Sec. Postulados del modelo de Rutherford: • La masa del átomo y la carga positiva se encuentran concentradas en una región muy pequeña llamada núcleo. • Los electrones son partículas negativas que se mueven alrededor del núcleo. • El átomo es eléctricamente neutro.

Dispositivo que utilizó Rutherford para su experiencia

Protones

Nube electrónica

Lámina de Oro

Neutrones

Núcleo

En el modelo atómico actual los electrones giran en órbitas conocidas como orbitales formando una nube alrededor del núcleo.

placa fotográfica sobre la que impacta la radiacción alfa. radiación alfa emita por el Polonio

1869 Dimitri Mendeléiev (ruso) publicó un libro de texto que incluía su tabla periódica, la cual él diseña por primera vez.

Modelo atómico de Bohr (1913) Bohr descubrió que el átomo contiene orbitas definidas circulares que tienen una energía determinada. Presenta los siguientes postulados: • Los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas circulares y concéntricas definidas, a las que denominó niveles. • Si el electrón se mantiene en un nivel su energía es constante, pero si salta a un nivel superior absorbe energía y si salta a un nivel inferior libera energía. • Cada nivel tiene un número máximo de electrones.

1879 William Crookes (británico) descubre los rayos catódicos (flujo de electrones). 1886 Goldstein (alemán) descubre los rayos canales. 1895 Roentgen (alemán) descubre los rayos “x”. 1896 Antoine Becquerel (francés) descubre la radioactividad natural. 1898 Marie Curie (polaca) y su esposo Pierre Curie (francés) descubrieron el Polonio y el Radio, que aislaron de la pechblenda (sal de uranio). 1900 Max Planck (alemán) propone la teoría cuántica. 1905 Albert Einstein (alemán) publicó un artículo en el que relacionaba la masa con la energía.

Modelo atómico actual Se inspira en el modelo de Bohr y presenta los siguientes postulados: • La energía de los electrones tiene un determinado valor llamado “cuánto” de energía. • Los electrones no giran en órbitas circulares definidas, se mueven en zonas (nubes) que rodean al núcleo llamadas orbitales donde la probabilidad de encontrar al electrón es muy elevada. 38

1909 Robert Millikan (estadounidense) estableció la carga del electrón (1,6 x 10-19C) mediante su experimento de la gota de aceite. 1932 James Chadwick (británico) descubrió los neutrones.

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Evolución del modelo atómico

Átomo de Demócrito

Modelo atómico Actual

Interpretación de Chadwick

Modelo atómico de Dalton Modelo atómico de Bohr

Modelo atómico de Thomson

Modelo atómico de Rutherford

La curiosidad acerca del tamaño y masa del átomo atrajo a cientos de científicos durante un largo período en el que la falta de instrumentos y técnicas apropiadas impidió obtener respuestas satisfactorias. Posteriormente se diseñaron numerosos experimentos ingeniosos para determinar el tamaño y masa de los diferentes átomos. El átomo más ligero, el de hidrógeno, tiene un diámetro de aproximadamente 10-10 m (0,0000000001 m) y una masa alrededor de 1,7 x 10-27 kg. (la fracción de un kilogramo representada por 17 precedido de 26 ceros y una coma decimal). Un átomo es tan pequeño que una sola gota de agua contiene más de mil trillones de átomos.

Formando líderes con una auténtica educación integral

39

Química - 1ro Sec.

Resolviendo en clase 1) Los primeros que pensaron en el “átomo” como la división más pequeña de la materia. a) Dalton y Rutherford b) Anaxímenes y Demócrito c) Empédocles y Aristóteles d) Leucipo y Demócrito e) Platón y Descartes

4) Diseñó la primera tabla periódica: a) Becquerel b) Planck c) Millikan d) Mendéleiev e) Thomson 5) Estableció la carga del electrón:

2) El núcleo del átomo posee carga:

a) Rutherford b) Planck c) Becquerel d) Millikan e) Thomson

a) positiva b) neutra c) negativa c) no tiene carga d) dispersada 3) Descubrió los rayos catódicos:

6) Descubrió los neutrones:

a) Mendeléiev b) Goldstein c) Crookes d) Planck e) Millikan

a) Chadwick b) Bohr c) Thomson d) Rutherford e) De Broglie

Para Reforzar 1) El modelo de ______________________ se asemeja

4) Descubrió los rayos catódicos:

al “sistema planetario solar”.

2) En el modelo de Rutherford, los electrones giran

5) Descubrieron el Polonio y el Radio:

alrededor del _______________________.

3) 2 postulados de Bohr.

40

6) Descubre los neutrones:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. PROBLEMAS PARA CLASE N° 5

Para el profesor: 1

Para el alumno:

En el esquema:

1

+ e¯ n=1 2

e¯

Descubrió el núcleo atómico: a) b) c) d) e)

3 4

Se nota__________________ de energía. a) reducción b) oxidación c) corrosión d) emisión e) absorción

Thomson De Broglie Rutherford Dalton Bohr

Resolución:

Resolución:

Clave:

2

En 1904 J.J Thomson propone el modelo atómico; conocido como: a) b) c) d) e)

sopa de fideos budín de electrones budín de pasas sistema planetario modelo actual

Clave:

2

El modelo atómico que se asemeja a un sistema planetario es el de: a) b) c) d) e)

Resolución:

Thomson Bohr Pierre Curie Rutherford Dalton

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 41

Química - 1ro Sec. 3

El significado etimológico de la palabra átomo es:

3 Los ___________________ son partículas con carga negativa.

a) indestructible b) sin división c) suave d) impenetrable e) duro

a) protones b) neutrones c) electrones d) a y b e) N. A.

Resolución:

Resolución:

Clave:

4

Clave:

4 Los ___________ son partículas

con carga positiva y se encuentran en el _____________________.

Diseñó la primera tabla periódica: a) De Broglie b) Moseley c) Newlands d) Dobereiner e) Mendeléiev

a) neutrones - núcleo b) protones - núcleo c) electrones - núcleo d) nucleones - núcleo e) gamma - núcleo

Resolución:

Resolución:

Clave: 42

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 5 Descubre la radiactividad natural:

5

En la nube electrónica encontramos a los ...........

a) Dalton b) Becquerel c) De Broglie d) Rutherford e) Pierre Curie

a) electrones b) protones c) neutrones d) número masa e) nucleones

Resolución:

Resolución:

Clave:

6 En el experimento de Rutherford la placa que utiliza es de:

a) cobre b) cromo d) platino

c) plata e) oro

Resolución:

Clave:

6

Son llamados nucleones a los ............ y ............ a) electrones - neutrones b) protones - número masa c) neutrones - protones d) protones - electrones e) N. A. Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 43

Química - 1ro Sec. 7

Completa correctamente el enunciado: “En el siguiente esquema se observa un salto electrónico en el cual se produce __________ de energía”.

e¯ + n=1 2

7

Los neutrones son de carga .............................. a) neutra b) cero c) positiva d) negativa e) a y b

e¯ 3 4

a) emisión b) absorción c) emulación d) reducción e) oxidación

Resolución:

Resolución:

Clave:

8

“El británico________ descubrió el neutrón”.

Clave:

8

Los ......................... definen la masa del átomo.

a) Thomson b) Chadwick c) Millikan d) Crookes e) Roentgen

a) neutrones b) protones c) electrones d) protones y electrones e) protones y neutrones

Resolución:

Resolución:

Clave:

Clave:

NOTA Sello y Firma del Profesor 44

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Capítulo

6

Atómo

Átomo

Núcleo atómico Parte central; muy pequeño y de carga positiva que además concentra la masa del átomo (99,9%).

Es la parte más pequeña de la materia.

Nube electrónica

Electrón cargado negativamente

Es un espacio muy grande, en este espacio se encuentran los electrones. partículas sub-atómicas

Núcleo cargado positivamente

Partícula

Símbolo

Masa

Carga relativa

Descubridor

Electrón

e-

9,11x10-28g

-1

J. Thomson

Protón

p+

1,672x10-24g

+1

E. Rutherford

Neutrón

n°

1,675x10-24g

0

J. Chadwick

El MODELO NUCLEAR Tras la explicación de Rutherford sobre la desviación de las partículas a, la estructura del átomo quedó más clara. Se creía que los electrones, con carga negativa, se movían alrededor de un denso núcleo cargado positivamente, igual que planetas alrededor del sol. Sin embargo, había problemas con este modelo de “sistema solar”, según las leyes de la física de aquella época, un átomo se hubiera colapsado instantáneamente produciendo un estallido de radiación electromagnética (ahora se sabe que el átomo no colapsa debido a que sólo ciertas energías están “permitidas” a los electrones) Para los griegos el átomo era la unidad elemental de la materia; el último límite de la división física. Era llamado así porque en griego dicha palabra significa “no se puede dividir”. Sin embargo, se sabe actualmente que el átomo tiene estructura interna, formada por varias partículas que se ubican en dos regiones claramente definidas: el núcleo y la nube electrónica.

Formando líderes con una auténtica educación integral

Definiciones Importantes Número atómico Representando por “Z” y nos indica el número de protones del núcleo atómico, este valor nos ayuda a ordenar a los elementos en la tabla periódica. Z= Número de protones = Número atómico

Número de masa Representando por “A” y nos indica el número de nucleones y viene dado por el número de protones más el número de neutrones.

A= #p+ + #n° = Número de masa 45

Química - 1ro Sec. Átomo Neutro Esto se da cuando las partículas positivas (protones) están en igual cantidad que las negativas (electrones).

N.°p+ = N.°e-

Z

E⇒

Sí, por ejemplo la molécula de azúcar está formada por 45 átomos: 12 de carbono, 22 de hidrógeno y 11 de oxígeno. Como ves es bastante compleja. Pero...¿podemos separar estos átomos? Si aplastas un terrón de azúcar verás pequeños cristales. Cada uno de ellos está formado por muchas moléculas de azúcar. Si lo mueles, llegarás a tener un fino polvo, sin que cada diminuta parte de él deje de ser azúcar. Si lo disuelves en agua, no podrás ver los “cristales”, pero el sabor te indicará que están ahí.

Convencionalmente el átomo se representa así:

A

¿Las moléculas están formadas por átOmos?

{

A = Número de masa Z = Número atómico

Para hallar los neutrones se resta el número de masa y el número atómico.

#n° = A - Z

lOS DESCUBRIMIENTOS DE tHOMSON J. J. Thomson quiso ser ingeniero ferroviario y en su lugar se convirtió en un brillante físico. Estudió los rayos catódicos con gran éxito, puesto que se las arregló para conseguir presiones muy bajas para los gases en su tubo de Crookes modificando. El descubrimiento del electrón, -unidad fundamental de carga eléctrica, presente en toda la materia- por parte de Thomson revolucionó las teorías de la electricidad y los átomos. Confirmó también la existencia de isótopos, variedades de un elemento que difieren en la masa, pero son químicamente idénticos.

Ejemplo: Completa: 56

Fe ⇒

26

{

•A = • e- = •Z = • n˚ = •p+ =

El átomo de Bizcocho de Pasas

Completa el cuadro: Elemento 1 1H 16 8O 12 6C 14 7N 39 19K 7 3Li 40 20Ca 24 12Mg 23 11Na 32 16S 31 15P

46

Potasio

A Z p+ n° e¯

39

19 19 20

Con su teoría del bizcocho de pasas J. J. Thomson sugería que cada átomo está compuesto por un cierto número de electrones y una cantidad de carga positiva que compensa la carga negativa de los electrones. Pensó que la carga positiva formaba una ”atmósfera” a través de la cual se encontraban los electrones, como las pasas en un bizcocho.

19

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Resolviendo en clase 1) Completar:

# p + =  − 27 = 13 Al # e   # n =

4) Completar:

2) Completar:

# p + =  +3 − 27 # e = 13 Al   # n =

5) Si: A+Z=24 y N=14. Halla Z.

3) Completar:

# p + =  +2 − 42 # e = 20 Ca   # n =

# p + =  − 31 −3 = 15 P # e   # n =

6) Si: A+Z=36 y N=12. Halla Z.

Para Reforzar 1) Completar:

# p + =  − 19 +1 = 39 K # e   # n =

4) Halla la suma de p+, e- y n° d euna especie:

5) Halla cuantos nucleones presenta:

23 50

62 23

X −2

V

2) Si el número de masa y número atómico está en relación 5/3. Calcule su "Z" si posee 40 neutrones.

3) Si: A+Z=40 y N=10. Halla Z.

Formando líderes con una auténtica educación integral

6) Si:

A 7 = y Z=24. Halla "A". N 4

47

Química - 1ro Sec. PROBLEMAS PARA CLASE N° 6

Para el profesor:

Para el alumno:

1 El núcleo de un átomo posee 24 neutrones

y 19 protones; la zona extranuclear tiene 19 electrones. Hallar la cantidad de nucleones y la carga nuclear del átomo. a) 34 y 91 b) 43 y 19 c) 32 y 14

1

El núcleo de un átomo posee 18 neutrones y 14 protones, la zona extrema tiene 14 electrones. Halla los nucleones y carga nuclear. a) 34 y 91 b) 43 y 19 c) 32 y 14

c) 43 y 90 e) 23 y 41

c) 43 y 90 e) 23 y 41

Resolución: Resolución:

Clave:

2 El núcleo de la especie electrones.

a) 26 b) 27 c) 29

64 +2 Cu 29

tiene _____

c) 28 e) 25

Resolución:

2

El núcleo de la especie protones. a) 26 b) 27 c) 29

64 +2 29 Cu

tiene _____

c) 28 e) 25

Resolución:

Clave: 48

Clave:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 3 El núcleo de la especie neutrones.

a) 33 b) 63 c) 64

64 +2 29 Cu

tiene _____

3 El núcleo de la especie nucleones.

c) 35 e) 45

a) 33 b) 63 c) 64

Resolución:

tiene _____

c) 35 e) 45

Resolución:

Clave:

Clave:

4 Si la masa de un átomo es 30 y se cumple: N = 3 P

Hallar P.

a) 5 b) 8 c) 15

64 +2 29 Cu

2

c) 12 e) 3

Resolución:

4 Si la masa de un átomo es 15 y se cumple: N = 2 P

Hallar P.

a) 5 b) 8 c) 15

3

c) 12 e) 3

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 49

Química - 1ro Sec. 5 Si la masa de un átomo es 48 y se cumple: N = 5 P

Hallar P.

a) 16 b) 17 c) 19

3

c) 18 e) 20

Resolución:

5 Si la masa de un átomo es 72 y se cumple: N = 3 a) 15 b) 16 c) 18

1

c) 17 e) 14

Resolución:

Clave:

6 En un átomo el número de neutrones es 25 y se sabe que A+Z=35. Halla "A" a) 28 b) 30 c) 50

P

Hallar P.

c) 48 e) 54

Clave:

6 En un átomo el número de neutrones es 45 y se sabe que A+Z=63. Halla "A" a) 28 b) 30 c) 50

c) 48 e) 54

Resolución: Resolución:

Clave: 50

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 7 Cuántos neuclones presenta: a) 90 b) 93 c) 103

79 34 Se

7 Cuántos neuclones presenta:

c) 100 e) 113

Resolución:

a) 90 b) 93 c) 103

a) 8 b) 10 c) 18

c) 100 e) 113

Resolución:

Clave:

8 Cuántos electrones presenta:

58 35 Br

27 +3 13 Al

c) 14 e) 22

Resolución:

Clave:

8 Cuántos electrones presenta: a) 8 b) 10 c) 18

40 +2 20 Ca

c) 14 e) 22

Resolución:

Clave:

Clave:

NOTA Sello y Firma del Profesor

Formando líderes con una auténtica educación integral

51

Química - 1ro Sec.

Capítulo

7

Tipos de Atómo e Iones

ISÓTOPOS Llamados también hílidos, son átomos de un mismo elemento, que poseen igual número de protones, pero diferente número de masa.

iones Son especies químicas que poseen carga eléctrica neta positiva o negativa, esto debido a una pérdida o ganancia de electrones respectivamente.

Isótopos del hidrógeno: 2 1

H ⇒Protio

H ⇒Deuterio

3 1



H ⇒Tritio

Abundancia: 99,9%

Abundancia: 0,015%

Abundancia: 10-15%

Denominado el más común o el más abundante.

Formador del agua pesada. (D2O)

Radiactivo, aparece en forma natural en las emanaciones volcánicas. Es inestable.

{

N.° p+ = Z N.°e¯ = Z – x

A x+ Z

E

Ejemplo:

{

Na1+ N.° p+ = 11

23 11



ISÓbaros Átomos de elementos diferentes, poseen igual número de masa (de nucleones), pero diferente número atómico.

N.° e¯ = 11 – 1 = 10

Ion negativo (Anión)

{

N.° p+ = Z N.° e¯ = Z + x

A Z

Ex¯

Ejemplo:

Ejemplo: 40 20

Ca

20 p+ 20 n° 40 nucleones

40 18

Ar

16 8

O 2¯

18 p+ 22 n° 40 nucleones

24 12

Mg

12 protones 12 neutrones 12 electrones

23 11

Na

11 protones 12 neutrones 11 electrones

N.° p+ = 8 N.° e¯ = 8+2 = 10

Son aquellas especies químicas (átomos, iones, moléculas) que poseen igual número de electrones.

Además son átomos con igual configuración electrónica. Ejemplo: 20 Ne 10

{

Ejemplo:

{

Especies isoelectrónicas

ISÓtonos Átomos de elementos diferentes, posee igual número de neutrones.

52

Ion positivo (catión)

e¯ =10

23 Na1+ 11

19 1¯ F 9

e¯ =10

e¯ =10

{ {

1 1

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. Interesante

Un átomo tiene un diámetro aproximado. de una diez mil millonésima de metro. Sin embargo, la mayor parte de su masa se concentra en su zona central, llamada núcleo. El núcleo es tan pequeño que si tuviera el tamaño de una ciruela, el átomo completo sería tan grande como una pirámide egipcia.

El mar es azul porque refleja el color del cielo o a veces el mar se presenta verdoso debido a diminutas algas que componen fitoplancton, los cuales son verdes como todas las plantas que realizan la fotosíntesis.

La gasolina no es igual en invierno y en verano Resulta que fabricar gasolina no es tan simple como mucha gente cree. No basta con destilar petróleo en las refinerías y enviarlo a las gasolineras. La gasolina es una mezcla de diferentes componentes que deben mezclarse en proporciones adecuadas para conseguir las propiedades deseadas, y una de las más importantes es la volatilidad. ¿Por qué la volatilidad? En los cilindros del motor de los automóviles se quema una mezcla de aire y vapor de gasolina que se ha preparado previamente en el carburador. Sin embargo, cuando el tiempo es muy frío resulta difícil vaporizar la gasolina y cuesta mucho arrancar el motor. Por eso, las compañías petrolíferas, en invierno, preparan gasolinas con una mayor proporción de componentes volátiles lo que permite que se vaporice más fácilmente. Por otra parte, cuando el tiempo es caluroso, no es deseable que la gasolina sea muy volátil porque se vaporizaría con demasiada facilidad. Parte de la gasolina del depósito se perdería por evaporación, lo que además de caro resulta peligroso para el medio ambiente. Además, pueden formarse bolsas de vapor en los conductos del combustible, con lo que la bomba de gasolina no podría funcionar correctamente y no llegaría suficiente combustible al motor. En resumen, todo un problema. Pero, como las gasolinas son mezclas de hidrocarburos con diferente volatilidad, se resuelve fácilmente cambiando la proporción de la mezcla. Cuanto más frío sea el clima mayor proporción de componentes volátiles debe contener la mezcla. De hecho, las compañías petrolíferas cambian la proporción de la mezcla cuatro veces al año, y no nos damos cuenta, pero lo notaríamos si no lo hicieran. Menos mal que no la cambian todos los meses porque sino los profesores son capaces de hacernos aprender la lista de gasolinas igual que la tabla periódica.

Formando líderes con una auténtica educación integral

53

Química - 1ro Sec.

Resolviendo en clase 1) El isótopo del hidrógeno que se encuentra en la naturaleza, en las emanaciones volcánicas y es radiactivo se llama: a) protio b) tritio d) deuterio

c) tritio e) N. A.

5) Los átomos que poseen igual naturaleza, pero diferente número de neutrones se llaman: a) isóbaros b) isótonos d) b y c

c) 18 e) 20

3) El isótopo del hidrógeno formador del agua pesada, se llama: a) protio b) deuterio d) positrón

a) protio b) deuterio d) positrón

c) mesón e) positrón

2) Los siguientes átomos son isótopos, halla “x”. a) 16 b) 17 d) 19

4) El isótopo más abundante del hidrógeno es el:

c) isótopos e) hílidos

6) Dos átomos poseen diferente símbolo pero igual número de neutrones, estos puden ser: a) isóbaros b) c) isótopos d) isoelectrónicos

c) tritio e) N. A.

isótonos e) N. A.

Para Reforzar 1) Se les conoce con el nombre de hílidos. a) isótopos c) isóbaros d) isomásicos

4) El isótopo más abundante del hidrógeno es el:

b) isótonos

a) protio b) tritio d) deuterio

e) isoelectrónicos

2) Los átomos que tienen el mismo número de neutrones son:

5) Completa el siguiente cuadro para las especies isoelectrónicas Cl1¯ y S2¯. Halla: m+n. Especies

a) isótopos c) isótonos d) isóbaros

b) hílidos

e¯ A n˚ m 20

n

18

Cl

S2¯

e) isoelectrónicos

a) isótonos b) isóbaros c) hílidos d) isoelectrónicos e)

Z

1¯

a) 53 b) 49 d) 67

3) Aquellos átomos cuyo número másico es igual se denominan:

54

c) mesón e) positrón

6)

33 c) 57 e) 64

E presenta_______________ nucleones.

52 24

isótopos

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. PROBLEMAS PARA CLASE N° 7

Para el profesor:

Para el alumno: 1 Dado el siguiente grupo de átomos:

1 ¿Qué alternativa es incorrecta? a) isótopos

⇒

17 8O

y 8O

b) isóbaros

⇒

40 19K

y 20Ca

c) isótonos

⇒

37 17Cl

d) isoelectrónicos ⇒ e) hílidos

54

24 33 A; 26 14B; 12C; 16D; indica lo correcto.

25 12

16

a) A y C: isótopos b) C y D: isóbaros c) B y D: isótonos d) A y B: isóbaros e) A y D: isótonos

40

40

y 20Ca

Xe y 55Cs1+ 7

14

⇒ A 3Li y 7N Resolución:

Resolución:

Clave: 2

38 18

Clave: 14 15 2 Dados los átomos 7x; 8y, indica lo incorrecto.

40 A y 20 Ca son ____________

a) Son isótonos. b) x tiene un protón menos que y. c) x4- e y2- son isoelectrónicos. d) x3- tiene 10 electrones. e) Si son neutros, presentan 15 electrones en total.

a) isótono b) isótopo c) isóbaro d) isoelectronico e) N. A. Resolución:

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 55

Química - 1ro Sec. 3 Un catión trivalente contiene 76 electrones y 118 neutrones. Señale el número de masa. a) 191 b) 195 d) 185

c) 197 e) 183

Resolución:

3 Un catión trivalente contiene 36 electrones y 90 neutrones. Señale el número de masa. a) 127 b) 128 d) 130

c) 129 e) 125

Resolución:

Clave:

4 En un catión trivalente hay 36 electrones ¿cuántos protones posee un núcleo? a) 33 b) 39 d) 30

c) 36 e) 38

Resolución:

4 Un catión trivalente contiene 15 electrones, ¿cuántos protones posee un núcleo? a) 17 b) 18 d) 20

c) 19 e) 16

Resolución:

Clave: 56

Clave:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 5 Un ión de carga (-2) posee 66 electrones y 64 neutrones. ¿cuál es el número de masa de la especie? a) 130 b) 114 d) 126

c) 140 e) 128

5 Un ión de carga +2 posee 66 electrones y 60 neutrones, ¿cuál es el número de masa de la especie? a) 127 b) 128 d) 125

c) 129 e) 131

Resolución:

Resolución:

Clave:

6 Completa: son:

40 20 X

y

Clave:

6 Completa:

40 19 Y

son:

a) isóbaros b) isótonos c) isótopos d) isoelectrónicos e) N.A.

a) isóbaros b) isótonos c) isótopos d) isoelectrónicos e) N.A.

Resolución:

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

26 15 x

35 24 y

Clave: 57

Química - 1ro Sec. 7 Menciona que tipo de átomo son y cuántos electrones posee:

21 X

+3

y

16 Y

7 Menciona que tipo de átomo son y cuántos electrones posee:

−2 17

Resolución:

X-2 y

Y+1

Resolución:

Clave:

8 ¿Cuántos electrones poseen un anión divalente si en su núcleo hay 16 protones? a) 14 b) 16 d) 20

20

c) 18 e) 2

Resolución:

Clave:

8 ¿Cuántos electrones posee un anión trivalente si posee 17 protones?

a) 14 b) 16 d) 20

c) 18 e) 2

Resolución:

Clave:

Clave:

NOTA Sello y Firma del Profesor 58

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Capítulo

8

Radioactividad

Química Nuclear

cerca del mineral quedaban veladas sin que sobre ellas actuara la luz.

Cuando se agoten las reservas de petróleo, se espera que la energía nuclear sea la gran solución para la crisis energética mundial. Entonces debemos plantearnos ¿de dónde resulta esa energía tan poderosa?, ¿sólo se emplea con fines pacíficos?, ¿ya se ingresó a la era nuclear?

Repitió aquella experiencia con más cuidado y llegó a la conclusión de que las sales de Uranio emitían unos rayos invisibles (parecidos a los rayos X), las que causaron el velamiento de las placas.

La química, la botánica, la biología, la medicina, la metalurgia, la agronomía, la filosofía, la ingeniería genética y otras disciplinas se han beneficiado grandemente con el uso de radioisótopos pero, ¿cómo y por qué? La química nuclear es el estudio de cambios naturales y artificiales que se dan en átomos (núclidos) inestables. Esta rama de la química comienza con el descubrimiento del fenómeno de Radioactividad por parte de Becquerel, luego los esposos Curie y Ernest Rutherford, principalmente describen ampliamente este fenómeno. Posteriormente en los Estados Unidos y en la antigua URSS se desarrollaron tecnologías muy avanzadas para aprovechar la energía nuclear, lamentablemente con fines bélicos para fabricar armas nucleares poderosas como las bombas atómicas, la bomba de hidrógeno o la bomba neutrónica. Sin embargo en la actualidad la energía nuclear es utilizada para fines pacíficos, por ejemplo, para generar electricidad; fabricar motores o pilas atómicas, para tratar el cáncer y otros campos de la actividad humana.

Las placas mostraron también que ciertas zonas quedaban más oscurecidas que en otras, ¿habría otros elementos similares al Uranio, pero más radioactivos? Para responder a estas inquietudes Becquerel encarga el resto del experimento a sus ayudantes, la joven polaca Marie Curie y su esposo, Pierre Curie, quienes luego de un estudio complejo, comunicaron en 1898 el hallazgo de dos nuevos elementos radioactivos: el Polonio (Po) y Radio (Ra). De estos nuevos elementos se sabe que el Radio es 30 000 veces más radioactivo que el Uranio. En 1902, Marie Curie consiguió aislar 0,1 g de Radio puro a partir de una tonelada de Pechblenda (sal de Uranio) traídos de las minas situadas en Australia. Ernest Rutherford en 1899 demostró que los elementos radioactivos emiten radiaciones Alfa (a) y Beta (b). El científico Paul Villard identificó un tercer tipo de radiación Gamma(γ). Polo Negativo ---

Radioactividad Este fenómeno es descubierto de forma casual por el físico francés Henri Becquerel (1896) cuando estudiaba el fenómeno de fluorescencia y fosforencia, para saber que sustancias emitían o no rayos X (descubiertos por Röetgen en 1895). Un día Becquerel al trabajar con una sustancia muy compleja compuesta por Uranio, observó que unas placas fotográficas protegidas con papel de color negro colocadas

Material Radioactivo Natural

Formando líderes con una auténtica educación integral

(a) Naturaleza Positiva

(γ) Energía Pura

+++ Polo Positivo (b) Naturaleza Negativa

59

Química - 1ro Sec. Bajo la influencia de un campo eléctrico, los rayos a se desvían hacia el polo negativo, por tanto deben ser de naturaleza eléctrica positiva. Los rayos b se desvían más que los rayos a, pero hacia el polo positivo, por lo tanto deben tener carga negativa y son conformados por partículas de menor masa que los rayos a. Los rayos gamma (γ) no sufren desviación alguna, es energía pura, tipo rayos X.

Es una descomposición espontánea de núcleos radioactivos (inestables) en forma de radiaciones de alta energía de 3 tipos: Alfa a, Beta b, Gamma g. Existen dos tipos de radiacción: natural y artificial. . Radioactividad Natural Es la descomposición espontánea de un núcleo atómico natural con emisión de rayos alfa a, beta b y rayos gamma (g). Fue descubierta por H. Becquerel en 1896.

Material Radioactivo

Un núcleo natural inestable nunca emite simultáneamente los tres tipos de radiación sino en forma discontinua es decir, emite a acompañado de g, luego b acompañado de g, pero nunca simultáneamente.

 Características de las radiaciones Beta (b)

Gamma(g)

Corpuscular Corpuscular 4 Energética He) (Electrones) (Núcleos de Naturaleza 2 + +

Velocidad

60

V1

V1=20 000 km/s

–

V2

Al

Fe

g –

b a

e=0,1 mm

e=3 mm

e=30 mm

e = espesor  Efectos biológicos de las radiaciones Las radiaciones atacan principalmente a las células que se reproducen más, como las del sistema reproductor y células cancerigenas. 1. Los Rayos a Debido a su poco poder de penetración y corto alcance (son frenados por el aire luego de recorrer 4 a 5 cm) no dañan la materia viva, pero si se ingiere los elementos contaminados o al respirar el aire contaminado, al acumularse ésta en alguna parte de nuestro organismo, producen daños internos (células cancerosas) debido a los rayos alfa que se emiten. 2. Los Rayos b Debido a su mayor poder de penetración en relación con los rayos a, y mayor poder ionizante que los rayos gamma, causan mayores daños superficiales a la materia orgánica o viva, producen quemaduras sobre la piel y dañan los ojos de manera similar a los rayos UV del Sol. Si la exposición a los rayos beta es constante o prolongada, produce cáncer a la piel pero no llega a los órganos internos sino por ingestión.

Observación

Alfa (a)

Al

+ +

¿qué es la radioactividad?

Radiación

Poder de penetración: g > b > a

V3

V2=270 000 V3=300 000 km/s km/s 90% (c) (c)

3. Los Rayos g Son los que causan mayor daño a la materia viva, pues llegan con facilidad a los órganos internos debido a su elevado poder de penetración. Causan quemaduras internas, producen esterilización y mutación de genes (al atacar el núcleo de ADN, alteran los cromosomas de una persona), por lo tanto los descendientes serán anormales o deformes. Los rayos g producen náuseas, vómitos y diarrea, pero si la dosis es alta sobrevendrá la muerte en cuestión de días. El daño causado a las células por la radiación g es acumulativo, por lo tanto, las dosis pequeñas durante un período largo de tiempo pueden ser tan dañinas como una dosis elevada en una sola vez. Debido a ello, la dosis de radiación absorbida por los trabajadores que trabajan en centrales o laboratorios nucleares debe ser

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Notación Notación en Partículas ecuación simplificada nuclear Alfa Beta Deuterón Neutrón

2

a b d n

He4 0

b -1

2

H 1 n 0

1

. Radioactividad Artificial Descomposición espontánea de un núcleo inestable artificial. Conversión de una sustancia no radioactiva en radioactiva.

(Número atómico)

=

Antes de la Rxn

∑

(Número atómico) Luego de la Rxn

1. Emisión alfa (a) Emisión de partículas “a”. Ejemplo: 92

U238 → 90Th234 + 42a

Núcleo Padre

[

 Principales partículas implicadas en fenómenos nucleares

∑

[

Los rayos g se utilizan para destruir células cancerosas y para ello se utiliza el Co-60 mediante la técnica de “baños de cobalto”. Más adelante, en radio isótopos veremos otras aplicaciones de rayos g.

Conservación del número atómico

[

registrada cuidadosamente en forma continua. Si una persona recibe mucha radiación por un período de tiempo mayor de lo específico, debe ser retirado temporalmente del lugar.

Núcleo a partícula hijo alfa emitida

Conservación de masa ⇒ 238 = 234 + 4 Conservación del número atómico ⇒ 92=90+2 Completa: 210 84

Po → x + 42a

Conservación de masa ⇒ 210 = ....... + 4 Conservación del número atómico ⇒ 84 = ....... + 2 2. Emisión beta (b) Emisión de partículas “b”. Ejemplo:

Radioactiva

Fue descubierta por Irene Joliot-Curie (1934), hija de Pierre y Marie Curie.  Reacciones Nucleares

Núcleo Padre

Núcleo hijo

Conservación de masa ⇒ 14 = 14 + 0 Conservación del número atómico ⇒ 6=7+(-1) Completa:

Es la alteración del núcleo atómico, con emisión de partículas nucleares y energía nuclear, con la consiguiente formación de nuevos núcleos. Las reacciones nucleares se representan simbólicamente mediante ecuaciones nucleares. Se cumple lo siguiente:

92

U239 → Y + -10 b

Conservación de masa ⇒ 239 = ....... + 0 Conservación del número atómico ⇒ 92 = ....... + (-1) 3. Emisión gamma (γ)

Conservación del número de masa

∑

C14 → 147N + -1b0

[

6

[

No Radioactiva

(Número de masa)

=

Antes de la Rxn

∑

(Número de masa) Luego de la Rxn

Rxn → Reacción nuclear

Formando líderes con una auténtica educación integral

Emisión de energía, como los rayos g no tienen masa ni carga no se producen cambios en el número de masa, ni en el número atómico. Ejemplo: 125 52

Te → 12552Te + 00g 61

Química - 1ro Sec.

Resolviendo en clase 1) Descubre la radiactividad natural. a) Rutherford c) Curie d) Becquerel

4) Radiación que posee una velocidad aproximada a la velocidad de la luz.

b) Dobereiner a) alfa b) beta d) positrón

e) Bohr

c) neutrón e) gamma

2) La radiactividad natural fue identificada en el año: a) 1898 b) 1869 d) 1936

5) ¿En qué año se descubre el radio y el polonio?

c) 1896 e) 1832

a) 1896 b) 1897 d) 1936

3) Luego de muchas investigaciones se lograron descubrir dos elementos radioactivos muy importantes, el Polonio y el Radio. Los descubridores fueron:

c) 1898 e) 1648

6) Descubrió los rayos gamma: a) Villard b) Ruterford c) Becquerel d) Roetgen e) N. A.

a) Dalton y Thomson b) Bohr y Watson c) Pierre y Marie Curie d) Rutherford y Becquerel e) Dobereiner y Newlands

Para Reforzar 1) El radio en .................. veces más radiactivo que el uranio. a) 20 000 b) 30 000 d) 200 000

4) Descubren el Polonio y el radio: a) Dalton b) Ruterford y Dalton c) Pierre y Marie Curie d) Huasm e) N. A.

c) 40 000 e) 300 000

2) Descubre los rayos "x". a) Becquerel c) Thomson d) Villard

5) La radioactividad natural se descubre en:

b) Roetgen

a) 1966 b) 1896 d) 1936

e) Ruterford

3) ¿Quién descubre la radioactividad?

6)

a) Ruterford b) Curie c) Bohr d) Dobereiner e) Becquerel

62

201

c) 1869 e) 1832

m

X → nY + 2a + 3b hallar m + n. 87

a) 193 b) 86 d) 293

c) 289 e) 286

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. PROBLEMAS PARA CLASE N° 8

Para el profesor: 1

Para el alumno:

De acuerdo al esquema señala lo correcto:

1 Posee mayor poder de penetración: a) alfa b) gamma d) neutrino

+++++ u

w Fuente de Radiactividad

c) beta e) positrón

Resolución:

y

–––––

a) “u” es una partícula beta. b) “y” es una partícula alfa. c) “w” es rayos gamma. d) a, b y c son correctas. e) “u” se orienta al cátodo. Resolución:

Clave:

2 Producen quemaduras en la piel, al contacto con ellas, debido a su poder de ionización y penetración: a) Rayos a d) Rayos g

b) Rayos b

c) Rayos q e) Rayos φ

Clave:

2

Se utiliza para destruir células cancerígenas. a) Rayos q b) Rayos φ d) Rayos b

c) Rayos a e) Rayos g

Resolución:

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 63

Química - 1ro Sec. 3

205

3

a

X → bY + a halla a + b

88

a) 285 b) 286 d) 288

c) 287 e) 289

199

a

X → bY + a halla a + b

60

a) 258 b) 256 d) 253

Resolución:

Resolución:

Clave: 4

202

c) 297 e) 299

200

m

A → nB + g halla m + n 90

a) 292 b) 286 d) 209

c) 288 e) 290

Resolución:

Resolución:

Clave: 64

Clave: 4

m

A → nB + g halla m + n 94

a) 295 b) 296 d) 298

c) 257 e) 251

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 5

155

m

5

R → nS + 2b halla m + n 70

a) 227 b) 228 d) 272

c) 229 e) 292

170

m

R → nS + b halla m - n 71

a) 98 b) 99 d) 110

Resolución:

Resolución:

Clave: 6

205

Clave: 6

p

A → qB+a+g halla p + q 84

a) 280 b) 281 d) 283

c) 100 e) 292

c) 282 e) 284

Resolución:

204

p

A → qB+a+g halla p + q 82

a) 280 b) 281 d) 283

c) 282 e) 284

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 65

Química - 1ro Sec. 7

X → nmY + a

98 46

7

hallar m + n. a) 128 b) 138 d) 44

X → yxN + 2a

212 85

hallar x + y. c) 140 e) N. A.

a) 285 b) 284 d) 205

Resolución:

Resolución:

Clave: 8

220

m

Clave: 8

X → nY+2b halla m + n 82

a) 138 b) 140 d) 104

c) 212 e) 202

c) 240 e) 304

Resolución:

175

m

X → nY+2g halla m - n 35

a) 138 b) 140 d) 104

c) 240 e) 304

Resolución:

Clave:

Clave:

NOTA Sello y Firma del Profesor 66

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Capítulo

9

Elemento Químico

Cuando se toma cualquier muestra de materia, se observa que está formada por sustancias, las cuales presentan una composición elemental.



Una muestra de sal está formada por dos elementos sodio y cloro y una muestra de azúcar está formada por tres elementos químicos: carbono, hidrógeno, oxígeno.

→ → → →

Lugar: Francia Planeta: Plutón Científico: Curie Propiedad: Radiactividad

Símbolo químico Es la representación literal de un elemento utilizando una letra o dos letras. La primera letra es mayúscula y la segunda es minúscula. Las letras provienen de su nombre en español o latín.

Elemento químico Es una porción de materia de composición definida, invariable, inclusive ante una reacción química. En una reacción nuclear se pueden originar nuevos elementos químicos. Los nombres de los elementos se debe al descubridor que puede asignarle por el nombre del lugar, nacionalidad, planeta, algún científico o propiedad del elemento.

Cada elemento químico se identifica por su número atómico

Francio Plutonio Curio Radio

Ejemplos: Carbono → Símbolo: Potasio → Símbolo:

Número atómico

Elemento

Símbolo

1

Hidrógeno

H

2

Helio

He

3

Litio

Li

4

Berilio

Be

5

Boro

B

6

Carbono

C

7

Nitrógeno

N

8

Oxígeno

O

9

Flúor

F

10

Neón

Ne

Formando líderes con una auténtica educación integral

C (es la primera letra de su nombre en español) K (es la primera letra de su nombre en Latín: Katrium)

Característica El dihidrógeno es un gas incoloro e inodoro, que no es muy reactivo Es el gas más ligero después del "H". Se usa en los dirigibles Es un metal plateado brillante y es un sólido de baja densidad Es un metal de color gris acerado y duro de elevada conductividad eléctrica Está considerado como no metal que se utiliza en la fabricación de vidrio Se presenta como diamante o como grafito El dinitrógeno es un gas incoloro e inodoro que constituye el 78% de la atmósfera. Se presenta en dos formas dioxígeno y trioxígeno (ozono) El primero constituye el 21% de la atmósfera El difluor es el más reactivo, reacciona con la mayoría de elementos Se encuentra en la naturaleza en 0,0015% en volumen

67

Química - 1ro Sec. Nro atómico Nombre 11 Sodio 12 Magnesio 13 Aluminio 14 Silicio 15 Fósforo 16 Azufre 17 Cloro 18 Argón

Símbolo Na Mg Al Si P Si Cl Ar

Nro atómico Nombre Símbolo 19 Potasio K 20 Calcio Ca 21 Escandio Sc 22 Titanio Ti 23 Vanadio V 24 Cromo Cr 25 Manganeso Mn

El titanio es un metal blanco plateado, duro, se emplea en aviones militares y submarinos nucleares. El dicloro es un gas denso y tóxico, de color verde claro. Es muy venenoso.

Actualmente se conocen 112 elementos químicos, con sus respectivos nombres y símbolos químicos. Dichos elementos están debidamente ordenados en una Tabla Periódica Moderna (T.P.M), que presenta a los elementos químicos por su número atómico. El fósforo blanco es una sustancia de aspecto cereo, Esta es la Tabla blanca y muy tóxica. Es una Periódica sustancia muy reactiva. H He El selenio es indispensable Li Be C N O F Ne para la salud. Se le Na Mg Al Si P S Cl Ar utiliza en enzimas y en K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr aminoácidos. El titanio, es un metal Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Pb Te I Xe Rb Sr blanco plateado duro, Cs Ba Ca Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Te Pb Sb Po At Rn es el menos denso de los Fr Ra Ra Ac Db Sg Bh Hs Mt metales. El zirconio es un metal muy poco común, Nro atómico Nombre Símbolo Nro atómico Nombre Símbolo se usa para fabricar 26 Hierro Fe 39 Ytrio Y recipientes de combustible 27 Cobalto Co 40 Zirconio Zr nuclear. 28 Níquel Ni 41 Niobio Nb El hierro es el principal 29 Cobre Cu 42 Molibdeno Mo componente del núcleo 30 Zinc Zn 43 Tecnecio Tc terrestre. Es maleable (en 31 Galio Ga 44 Rutenio Ru láminas) y ductil (en hilos). 32 Germanio Ge 45 Rodhio Rh El cobalto es un metal duro 33 Arsénico As 46 Paladio Pd de color blanco azuloso. Es 34 Selenio Se 47 Plata Ag un material magnético. 35 Bromo Br 48 Cadmio Cd El níquel es un metal 36 Kriptón Kr 49 Indio In blanco plateado muy poco 37 Rubidio Rb 50 Estaño Sn reactivo. Se usa para 38 Estroncio Sr proteger el hierro. El cobre, la plata y el oro también se conocen como metales de acuñación. Son maleables y ductiles. El cobre es un metal blando y se usa a menudo en aleaciones; latón (para objetos de plomería) y bronce (para estatuas). Tenemos algunas aleaciones importantes del Cobre: Aleación Latón Bronce Monedas de níquel Plata sterling

Composición aproximada 77% Cu ; 23% Zn 80% Cu ; 10% Sn ; 10% Zn 75% Ni ; 25% Cu 92,5% Ag ; 7,5% Cu

Propiedades Más duro que el cobre Más duro que el latón Resistencia a la corrosión Más durable que la plata pura

Se han identificado más de 200 enzimas que usan zinc. El cadmio es un elemento tóxico presente en nuestros alimentos y normalmente se ingiere en niveles cercanos al máximo tolerable. El riñón es el órgano más susceptible al cadmio. Los fumadores absorben niveles apreciables de cadmio con el humo del tabaco. El acero es una aleación de hierro con carbono. 68

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Resolviendo en clase 1) ¿Qué metal duro se usa en la fabricación de aviones militares y submarinos nucleares? a) Uranio b) Titanio d) Polonio

c) Acero e) Bronce

2) ¿Qué porción de materia conserva sus propiedades, aún en una reacción química? a) Atomo b) Moléculas d) Neutrones

c) Células e) Protones

4) Completar: “El dicloro es un gas de color _____________ que resulta ser muy ___________________________”. a) Incoloro inflmable b) Azul – comestible c) Blanco – comestible d) Rojo – toxico e) N. A. 5) ¿Qué metal posee muy baja densidad? a) Hierro b) Oro d) Mercurio

3) ¿Qué gas se usa en los dirigibles? a) Nitrógeno b) Oxigeno c) Helio d) Hidrogeno e) Anhídrido carbonico

c) Plata e) Aluminio

6) ¿Qué elemento absorben los fumadores, con el humo del tabaco? a) Carbono b) Nitrógeno d) Fosforo

c) Oxigeno e) Hidrogeno

Para Reforzar 1) ¿Cómo se representan a los elementos químicos? a) Con letras minúsculas. b) Con letras mayúsculas. c) La primera mayúscula y la segunda minúsculas. d) No se representan. e) Los simbolos esta escritos en español.

4) ¿Qué gases constituyen los mayores porcentajes en el aire? a) Nitrógeno b) Cloro d) Carbono

c) Oxigeno e) Hidrogeno

5) ¿Cuántos elementos químicos existen? 2) ¿Cuáles son las formas de presentación del oxígeno en la naturaleza? a) O y O2 b) O2 y O4 d) O3 y O

c) 120 e) 111

c) O2 y O3 e) O3 y O5

3) ¿Qué elemento químico posee número atómico igual a quince? a) Nitrogeno b) Azufre d) Fosforo

a) 112 b) 118 d) 110

c) Oxigeno e) Cloro

Formando líderes con una auténtica educación integral

6) ¿Qué elemento está presente en las aleaciones: latón, bronce y monedas de níquel? a) Zinc b) Estaño d) Hierro

c) Cobre e) Aluminio

69

Química - 1ro Sec. PROBLEMAS PARA CLASE N° 9

Para el profesor:

Para el alumno:

1 Indique el símbolo químico de cada elemento: I. Carbono II. Hidrógeno

1 Indique el símbolo químico de cada elemento: I. Cloro II. Helio

III. Oxígeno IV. Nitrógeno

Resolución:

III. Azufre: IV. Niquel:

Resolución:

Clave:

2 Indique el nombre de los siguientes elementos: I. He II. B

III. F IV. Ar

2 Indique el nombre de los siguientes elementos: I. Br II. Ba

Resolución:

III. I IV. Al

Resolución:

Clave: 70

Clave:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 3 Relacione correctamente: I. Manganeso II. Cromo III. Magnesio

3 Relacione correctamente: ( ) Mg ( ) Mn ( ) Cr

Resolución:

I. Sodio II. Rubidio III. Litio Resolución:

Clave:

4 ¿Cuál es el número atómico del calcio? a) 10 b) 20 d) 40

( ) Na ( ) Rb ( ) Li

c) 30 e) 50

Resolución:

Clave:

4 ¿Cuál es el número atómico del fósforo? a) 10 b) 20 d) 12

c) 15 e) 16

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 71

Química - 1ro Sec. 5 ¿Qué no metal posee número atómico 5? a) Carbono b) Nitrógeno c) Neon d) Boro e) Berilio

5 A la representación literal de un elemento químico, se le llama: a) Atomo b) Molecula c) Símbolo d) Letra e) Código

Resolución: Resolución:

Clave:

Clave:

6 Completar: “El hierro es el principal componente

6 ¿Cuál es el gas más ligero?

del ________________ terrestre”.

a) Hidrogeno b) Helio c) Nitrógeno d) Oxigeno e) N. A.

a) La corteza b) Nucleo c) Atmosfera d) Estratosfera e) Geosfera

Resolución: Resolución:

Clave: 72

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 7 Indique el símbolo químico de los elementos: I. Litio II. Berilio

III. Neón IV. Sodio

7 Indique el nombre de los siguientes elementos: I. S II. Al

Resolución:

III. Si IV. K

Resolución:

Clave:

8 Relacione correctamente:

Clave:

8 Relacionar correctamente:

I. Calcio

( ) C

I. Galio

( ) Ga

II. Vanadio

( ) Ca

II. Germanio

( ) Co

III. Carbono

( ) V

III. Cobalto

( ) Ge

Resolución:

Resolución:

Clave:

Clave:

NOTA Sello y Firma del Profesor

Formando líderes con una auténtica educación integral

73

Química - 1ro Sec.

Capítulo

10

Nuclidos

Cuando miramos la Tabla Periódica encontramos una serie de números. Por el momemto nos interesa dos números: Número atómico (Z) Es el número que identifica a un elemento, señala el número de protones con el número de neutrones.



Número de protones = Z Número de neutrones = A-Z Número de electrones = Z-X Un ion positivo se origina por oxidación

Número de masa (A) Es el número de nucleones, indica el número de protones con el número de neutrones. Núclido Es la representación de un átomo neutro, indicando el símbolo químico, número atómico y número de masa. A E también E A Z Z

Cuando un átomo es neutro el número de protones es igual al número de electrones. Ion Es un átomo cargado debido a la ganancia o pérdida de electrones. Si posee carga positiva se denomina catión y se forma por la pérdida de electrones, a este proceso se llama oxidación. Si posee carga negativa se denomina anión y se forma por la ganancia de electrones, a este proceso se llama reducción. Estado de oxidación Es la carga de un ion. Indica el número de electrones ganados o pérdidos. La notación de un ion será: Número de masa A x E Z Número atómico

74

Carga del ion

Un elemento químico posee uno, dos, tres, cuatro o cinco estados de oxidación: Elementos H, Li, Na, K, Rb, Ag Be, Mg, Ca, Sr, Zn, Cd B, Al Fe, Co, Ni Cu O Fe, Co, Ni Cl, Br, I N, P, As

Estados de oxidación +1 +2 +3 +2; +3 +1; +2 -2 -1 -1; +1; +3; +5; +7 -3; +1; +3; +5

El manganeso tiene estados de oxidación: +2; +3; +4; +6; +7

Por el valor del estado de oxidación el elemento puede ser monovalente, divalente, trivalente, tetravalente ...; si es 1; 2; 3; 4; ...

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Resolviendo en clase 1) Para el núclido: neutrones.

64 29 Cu

; indique el número de

a) 20 b) 25 d) 36

c) 35 e) 45

2) En un núclido se cumple que: A+Z = 92. Si el número de neutrones es 32, hallar el valor de “Z”. a) 20 b) 10 d) 30

3) Para el núclido: neutrones.

100

c) 40 e) 35

X65 ; indique el número de

a) 50 b) 65 d) 45

c) 100 e) 35

4) Completar: “A la suma de protones y .......se le conoce como número .......”. a) Electrones - masico b) Neutrones - atomico c) Neutrones - masico d) Nucleones - atomico e) Electrones - atomico 5) Relacionar: I. Azufre II. Arsénico III. Argon

( ) Ar ( ) S ( ) As

6) ¿Qué elementos químicos forman el agua? a) Hidrogeno - carbono b) Oxigeno - hidrogeno c) Carbono - hidogeno d) Nitrogeno - oxigeno e) Boro - hidrogeno

Para Reforzar 1) Indicar con (V) verdadero y (F) falso según corresponda: I. El hidrógeno es el gas más ligero que existe. II. El oxígeno se encuentra en un 70% en el aire.

( )

a) 110 b) 120 d) 128

c) 112 e) 115

( )

2) Completar: “La cantidad de protones de un átomo se determina con un parámetro llamado

5) Un átomo posee 16 protones y 30 neutrones. Halle el número atómico y el número de masa. a) 30 b) 16 d) 26

a) Numero de masa. b) Numero de electrones. c) Numero atomico. d) Numero de neutrones. e) Numero de nuclidos.

c) 36 e) 46

6) Indicar con (V) verdadero y (F) falso según corresponda:

3) ¿Qué aleación forma la mezcla de hierro con carbono? a) Bronce b) Titanio d) Acero

4) ¿Cuántos elementos químicos se conocen actualmente?

c) Laton e) Cobre

Formando líderes con una auténtica educación integral

I. El hidrógeno es un gas combustible. II. El oxígeno forma parte del amoníaco.

( ) ( )

75

Química - 1ro Sec. PROBLEMAS PARA CLASE N° 10

Para el profesor:

Para el alumno:

1 ¿Qué elemento posee un protón por átomos?

1

a) Sodio b) Helio c) Hidrogeno d) Magnesio e) Litio

¿Qué elemento químico posee veinte protones por átomo? a) Magnesio b) Estroncio c) Litio d) Calcio e) Carbono

Resolución: Resolución:

Clave:

Clave:

2 ¿Qué elemento químico se presenta como un gas amarillo verdoso que puede formar el ácido clorhídrico?

sólido amarillo que puede formar el ácido sulfúrico? a) Cloro b) Bromo c) Yodo d) Azufre e) Fluor

a) Azufre b) Yodo c) Cloro d) Bromo e) Nitrógeno Resolución:

Resolución:

Clave: 76

2 ¿Qué elemento químico se presenta como un

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 3 ¿Qué elemento químico está presente en el

3 ¿Qué elemento químico está presente en el gráfito?

diamante? a) Hidrogeno b) Oxigeno c) Carbono d) Nitrogeno e) Boro

a) Hidrogeno b) Oxigeno c) Carbono d) Nitrogeno e) Boro Resolución:

Resolución:

Clave:

Clave:

4 Un átomo posee 30 protones y 35 neutrones.

4 Un átomo posee 40 protones y 60 neutrones.

Determine el número atómico y el número de masa.

Determine el número atómico y el número de masa.

a) 32, 65 b) 31, 60 d) 34, 60

a) 42, 95 b) 41, 80 d) 44, 100

c) 30, 62 e) 30, 65

Resolución:

c) 40, 120 e) 40, 100

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 77

Química - 1ro Sec. 5 En un núclido se cumple que: A+Z=70. Si el número de protones es 20, hallar el número de neutrones. a) 28 b) 30 d) 22

5 En un núclido se cumple que: A+Z=84. Si el número de protones es 28, hallar el número de neutrones. a) 28 b) 25 d) 22

c) 20 e) 23

Resolución:

c) 26 e) 23

Resolución:

Clave:

6 Para el núclido: protones.

108 47 Ag ;

a) 108 b) 61 d) 47

indique el número de

6 Para el núclido: neutrones.

c) 62 e) 45

Resolución:

238 92 U

; indique el número de

a) 150 b) 140 d) 146

c) 156 e) 136

Resolución:

Clave: 78

Clave:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 7 ¿Cuántas partículas subatómicas en total posee el núclido ?

a) 1 b) 2 d) 4

c) 3 e) 5

Resolución:

7 ¿Cuántas partículas subatómicas nucleares posee el núclido ?

a) 1 b) 2 d) 4

c) 3 e) 5

Resolución:

Clave:

8 ¿Qué elemento posee dos protones por átomo?

Clave:

8 ¿Qué elemento químico posee doce protones por átomo?

a) Hidrogeno b) Litio c) Sodio d) Helio e) Berilio

a) Hodrogeno b) Oxigeno c) Crbono d) Nitrogno e) Boro

Resolución: Resolución:

Clave:

Clave:

NOTA Sello y Firma del Profesor

Formando líderes con una auténtica educación integral

79

Química - 1ro Sec.

Capítulo

Iones

11

El 92% de toda la materia en el Universo es hidrógeno. Se conocen tres isótopos del hidrógeno: • Protio (solo un protón) • Deuterio (un protón y un neutrón) • Tritio (un protón y dos neutrones) El aluminio se encuentra en estado sólido a 25ºC, es de color plateado. Es ligero, no tóxico, no magnético. El aluminio es un elemento abundante en la corteza terrestre, pero no se encuentra libre en la naturaleza.

¡Las muestras de aluminios se presentan en papel, lámina, alambre, varilla y tubo!

El aluminio ha sido vinculado con la enfermedad de Alzheimer (demencia senil). El galio es un metal blanco plateado que puede ser líquido a temperatura cercana a la del ambiente. Se expande en estado sólido. Se usa para humedecer el vidrio o la porcelana, y forma un espejo brillante cuando éste es pintado sobre el vidrio. El galio es normalmente un subproducto de la fabricación del aluminio. Para representar a un átomo neutro indicando su número atómico y número de masa, con el respectivo símbolo químico; se utiliza el núclido. A Este es el núclido: Z E

80

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Resolviendo en clase 1) Si un átomo posee 34 protones y 40 neutrones, hallar el número atómico y el número de masa. a) 34, 74 b) 34, 70 d) 32, 69

c) 30, 70 e) 31, 72

2) Un anión divalente posee 18 electrones. Hallar el número atomico. a) 16 b) 20 d) 14

c) 22 e) 15

3) Si una especie química posee 26 protones y 23 electrones, ¿cuál es su estado de oxidación? a) +1 b) +3 c) +2

c) -3 d) +4

4) Un ion trinegativo posee 54 electrones y número de masa 127. Hallar el número de neutrones. a) 70 b) 74 d) 76

c) 75 e) 78

5) El número de neutrones excede en seis unidades al número de protones. Si el número de masa es 42, hallar el número atómico. a) 6 b) 7 d) 10

c) 12 e) 11

6) El número de neutrones excede en seis unidades al número de protones. Si el número de masa es 42, hallar el número atómico. a) 6 b) 7 d) 10

c) 12 e) 11

Para Reforzar 1) La suma del número atómico con el número de masa es 280 y el número de neutrones es 120. ¿Cuál es su número atómico? a) 200 b) 400 d) 80

c) 100 e) 90

2) Un anión monovalente posee 54 electrones. ¿Cuál es su número atómico? a) 52 b) 55 d) 51

c) 56 e) 53

3) El número de protones de un átomo es 26 y el número de electrones es 23. Determinar su estado de oxidación. a) +3 b) -3 d) -2

c) +2 e) +1

Formando líderes con una auténtica educación integral

4) Un catión divalente de número de masa 64 posee 35 neutrones. Hallar el número de electrones. a) 25 b) 26 d) 28

c) 27 e) 29

5) Un ion opsitivo es un: a) Catión b) Nion d) Iones

c) Anion e) Núclidos

6) Los nucleones están dados por: a) El numero de masa. b) El numero atomico. c) El numero de neutrones. d) El numero de electrones. e) N. A.

81

Química - 1ro Sec. PROBLEMAS PARA CLASE N° 11

Para el profesor:

Para el alumno: 1 ¿Cómo se le llama al número de nucleones?

1 ¿Cómo se le llama al número de protones? a) Numero de masa. b) Numero atomico. c) Numero de neutrones. d) Numero masico. e) N. A.

a) Numero de masa b) Numero atomico c) Numero de neutrones d) Numero masico e) N. A.

Resolución:

Resolución:

Clave:

2 Para la especie: protones.

64 29 Cu;

determine el número de

a) 64 b) 29 d) 30

c) 18 e) 12

Resolución:

2

Para la especie: 40Ca20; determine el número de protones. a) 40 b) 20 d) 30

c) 18 e) 12

Resolución:

Clave: 82

Clave:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 3 Para la especie: neutrones.

56 26 Fe ;

a) 10 b) 26 d) 30

determine el número de

3 Para la especie: 80Br35; determine el número de neutrones.

c) 56 e) 20

Resolución:

a) 10 b) 45 d) 35 Resolución:

Clave:

4 ¿Cuántos electrones posee la especie: a) 35 b) 36 d) 37

c) 55 e) 25

80 1− 35 Br ?

c) 34 e) 33

Clave:

4 ¿Cuántos electrones posee la especie: 19K+1? a) 22 b) 18 d) 19

c) 21 e) 20

Resolución:

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 83

Química - 1ro Sec. 5 Relacione correctamente: 2− I. 34 16 S 1+ II. 64 29 Cu

5 Relacionar correctamente:

( ) 29 protones ( ) 18 electrones ( ) 35 neutrones

I. 157 N3−

( ) 18 electrones

31 3− II. 15 P

( ) 15 neutrones

2+ III. 32 16 S

( ) 16 protones

Resolución: Resolución:

Clave:

Clave:

6 Un ion tripositivo posee 36 electrones. ¿Cuál es el número atómico?

a) 39 b) 33 d) 30

c) 32 e) 35

Resolución:

número atómico?

a) 39 b) 38 d) 33

c) 37 e) 34

Resolución:

Clave: 84

6 Un ion dipositivo posee 36 electrones. ¿Cuál es el

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 7 Un anión monovalente presenta 18 electrones. ¿Cuál es el número atómico? a) 18 b) 20 d) 17

c) 19 e) 16

7 El número de protones de un átomo es 26 y el número de electrones es 23. Determinar su estado de oxidación. a) +3 b) -3 d) -2

c) +2 e) +1

Resolución: Resolución:

Clave:

8 Un ion dinegativo tiene un número de 18

electrones y 20 neutrones. Hallar el número de masa. a) 26 b) 16 d) 46

c) 36 e) 56

Clave:

8 Si un átomo posee 15 protones y 16 neutrones, determinar: número atómico y número de masa. a) 16, 32 b) 12, 30 d) 18, 29

c) 15, 31 e) 11, 28

Resolución: Resolución:

Clave:

Clave:

NOTA Sello y Firma del Profesor

Formando líderes con una auténtica educación integral

85

Química - 1ro Sec.

Capítulo

12

Tabla Periódica

historia

c. Juan Wolfang Dobereiner (Alemán 1829) “Tríadas”

a. Jons Jacob Berzelius (sueco 1813) “Electropositivos y electronegativos”

* Señaló por primera vez la existencia de una relación significativa entre las propiedades de los elementos y sus respectivas masas atómicas relativas. * Clasifica a los elementos en grupos de a 3 (tríadas). * Ordena de forma creciente a su peso atómico. * El peso atómico central era el promedio de los pesos atómicos de los otros dos. * Estableció 20 tríadas.

Clasificó los elementos en: * Electropositivos * Electronegativos b. William Proust (inglés 1815) “Múltiplos de hidrógeno” Los elementos químicos estaban constituidos únicamente por grupos de átomos de hidrógeno. Ejemplos: * * * *

H : Generador He = H +H Li = H +H + H Be = H +H + H + H

Ejemplos: Li

7

Na 23 K

39

Ca

40

Sr

88

Ba

137

→ Na= 7+39 = 46 =23 2 2

→ Sr= 40+137 = 177 =88,5 2 2

d. Jhon A. Newlands (inglés 1865) “Octavas”

Moissan en su laboratorio Henri Moissan (1852 - 1907) aparece aquí en su laboratorio en París. Moissan consiguió obtener flúor, un gas amarillento. En su experimento mantenía separados los gases provenientes de los dos electrodos y construía todo el aparato de platino porque el ácido fluorhídrico ataca el vidrio. Al igual que otros científicos que intentaron aislar este peligroso elemento, Moissan sufrió los efectos venenosos del ácido fluorhídrico y el flúor gaseoso. 86

* Descubrió una sorprendente regularidad al ordenar los elementos entonces conocidos según el orden creciente de sus respectivas masas atómicas. * Clasifica a los elementos en grupos de a 7, de tal manera que el octavo elemento tenía propiedades similares al primero (Octavas). * Ordena los electrones en forma creciente a su peso atómico. Ejemplos: 1.° er 1. grupo → Li

2.° Be

2.° grupo → Na Mg 8.° 9.°

3.° B

4.° C

5.° N

6.° O

7.° F

Al Si P S Cl 10.° 11.° 12.° 13.° 14.°

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. estructura de la tabla

e. Dimitri I. Mendeléiev (ruso 1869) y Lothar Meyer (inglés 1869)

IIIA IVA VA VIAVIIA

1 2

* Realiza una tabla y ordena en forma más completa a los elementos basado en las propiedades químicas, como función de la masa atómica. * Meyer propuso una clasificación análoga a la de Mendeléiev, considerando las propiedades físicas también como función de las masas atómicas relativas. * Mendeléiev clasifica los 63 elementos en base a 7 períodos y 8 grupos.

IIIB IVB VB VIB VIIB

3

VIIIB

IB IIB

4 5 6 7

s

p

d 6 7

f

“Las propiedades de los elementos químicos están en función periódica de sus pesos atómicos” (orden creciente de sus pesos atómicos).

* Descripción a. Los elementos se hallan distribuidos: * En 7 filas horizontales (períodos) * En 18 columnas o familias; 8 grupos A y 8 grupos B.

f. Henry G. Moseley (inglés 1814) “Ley periódica moderna” * Experimentando con Rayos X estableció que los números atómicos son la clave para las relaciones periódicas de los elementos. “Ley periódica moderna”. “Las propiedades de los elementos y sus compuestos son funciones periódicas del número atómico de los elementos”. “La tabla periódica actual fue ideada por Alfred Werner (1927)”. “La tabla periódica actual de los elementos químicos, se ordena en forma creciente a sus números atómicos (Z)”. “El libre acceso al edificio de la ciencia está permitido no sólo a quienes idearon el proyecto, trazaron los dibujos, prepararon los materiales o colocaron los ladrillos, sino también a todos aquellos que están ansiosos por conocer íntimamente el plan y no desean vivir en sus criptas”.

VIIIA

IA IIA

Mendeléiev: “Padre de la Tabla”

b. Los períodos nos indican el último nivel de energía del elemento: existen 3 periodos cortos, 3 largos y 1 incompleto, y además las propiedades son diferentes, salvo en Lantánidos y Actínidos. c. Los grupos o familias son columnas, debido a que poseen los mismos electrones de valencia y nos indica el número de electrones en la última capa.

Dimitri Mendeléiev (1834-1907)

Ubicación de los elementos en la tabla periódica I Grupos series (R2O)

II (RO)

III (RH3,R2O3)

IV (RH4,RO2)

V (RH3,R2O5)

VI (RH2,RO3)

VII (RH, R2O7)

1

H

2

Li

Be

B

C

N

O

F

3

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

4

K, Cu

Ca, Zn

Eka B,Eka Al

Eka Si, Ti

As, V

Se, Cr

Br, Ma

5

Rb, Ag

Sr, Cd

Y, In

Sn, Zr

Sb, Nb

Te, Mo

I, ...

Formando líderes con una auténtica educación integral

87

Química - 1ro Sec. henry moseley (1914) (ley periódica actual) Del estudio de los rayos “X” emitidos por los elementos, cuya frecuencia es proporcional al “Z” propone. “Las propiedades de los elementos son función periódica del número atómico (Z)” De esta forma al tomar en cuenta el “Z” se corrige la anomalía 3 de Mendeléiev. • Descripción de la Tabla Periódica Actual (T.P.A) 1. Período (n) Indica el nivel más externo que posee el átomo de un elemento en su configuración electrónica. La T.P.A. posee 7 períodos que vienen a ser filas horizontales.

2 8 8 18 18 32

Muy corto Corto Corto Largo Largo Extralargo Incompleto

18 columnas

2. Poseen bajas temperaturas de fusión respecto a los metales excepto el “diamante” y “grafito” que son carbono puro pues tienen temperatura de fusión altos. 3. No exponen brillo por incidencia de luz. 4. A condiciones ambientales se presentan en estado sólido, líquido y gas.

Propiedades químicas: 1. Posee 5e¯, 6e¯y 7e¯ en el nivel externo generalmente. 2. En combinaciones binarias ganan electrones (fenómeno de reducción).

Son columnas que contienen elementos con propiedades químicas similares. La T.P.A. posee en total 16 grupos.

1. Son malos conductores del calor y la electricidad excepto el grafito (carbono negro).

Sólido → S, P, Se, Te, C, I Líquido → Br2 Gas → N2, O2, F2, Cl2, H2, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

2. Grupo (familia)

16 grupos

Propiedades físicas

Ejemplo:

Período N.° Elementos Denominación 1 2 3 4 5 6 7

2. No metales Son menos del 20% de los elementos y pertenecen a una parte de la zona “p” de la tabla y parte de zona “s”.

8 grupos A (IA al VIIIA): elementos representativos

Ejemplo: N + 3e¯ → N-3 O-1 + 1e¯ → O-2 Cl+5 + 2e¯ → Cl+3 Se observa que en la reducción disminuye la carga relativa del elemento.

8 grupos B (IB al VIIIB): elementos de transición

3. Metaloides (Semimetales)

• Clasificación según propiedades físicas y químicas 1. Metales Son aproximadamente el 80% del total de elementos y pertenecen a las zonas “s”, “d”, “f” y parte de “p”.

Se ubican en el límite entre los metales y los no metales, siendo sus propiedades. intermedias, entre ambos, influyendo para ello la temperatura. Son: B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po, At.

Metaloide

Propiedades físicas

No metal: No conduce la electricidad

1. Son buenos conductores del calor y la electricidad. Propiedades químicas: En su nivel de valencia tienen: 1e¯, 2e¯ o 3e¯, generalmente lo pierden en reacciones químicas (se llama oxidación). 88

Metal: Conduce la electricidad

a alta temperatura a baja temperatura

Ejemplo: * El As * El silicio es semiconductor

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Resolviendo en clase 1) Si la configuración electrónica (C.E.) de un átomo termina en 3s2, entonces su grupo es: a) IB b) IIA d) IIIA

c) IIIB e) IVA

2) Los calcógenos pertenecen al grupo: a) VA b) VIA d) IA

c) IVA e) IIIA

3) Un átomo posee 13e¯, en subniveles “p”. Halla el grupo y período. a) VA, 4 b) IIIA, 5 d) IA, 4

c) VA, 3 e) IIIA, 4

4) Un átomo “X” tiene por número atómico 27. El grupo y período donde se ubica en la T.P. es: a) VB, 3 b) IA, 4 d) IB, 3

c) VIIIB, 4 e) VIIA, 4

5) ¿Cuál de los siguientes elementos pertenece al tercer período y al grupo IIIA? a) 7N b) 8O d) 6C

c) 13Al e) 9F

6) Señala el número atómico de un elemento ubicado en el quinto período y grupo IIB de la T.P. a) 50 b) 49 d) 47

c) 48 e) 45

Para Reforzar 4) Señala la relación correcta:

1) Es un gas noble: a) H b) Fe d) Al

c) F e) Ne

2) Es un alcalino: a) Ca b) He d) Ar

c) Ne e) Li

a) Moseley: Ley periódica moderna. b) Mendeléiev: Diseñó la primera Tabla Periódica. c) Berzelius: Electropositivos y electronegativos d) Döbereiner: Tríadas e) Newlands: Tríadas 5) Halla Z para un átomo que se encuentra en el 4.º período y VIIA.

3) La ley de Tríadas fue propuesta por: a) Dalton b) Mendeléiev c) Meyer d) Newlands e) Döbereiner

Formando líderes con una auténtica educación integral

6) Halla Z para un átomo que se encuentra en el 5.º período y VIA.

89

Química - 1ro Sec. PROBLEMAS PARA CLASE N° 12

Para el profesor:

Para el alumno:

1 Si C.E. de un átomo termina en 5p4, entonces pertenece al ...... período. a) 4.º b) 6.º d) 5.º

1 Si C.E. de un átomo termina en 3p4, entonces pertenece al ...... período.

c) 1.er e) 3.er

a) 3.er b) 2.º d) 5.º

Resolución:

Resolución:

Clave:

2 Determina el grupo de un elemento de Z=6. a) VIA b) IVA d) IIIA

c) IIA e) VA

Clave:

2

Determina el grupo de un elemento de Z=10. a) VIIA b) VIIIA d) IIB

c) IA e) IIIB

Resolución:

Resolución:

Clave: 90

c) 4.º e) 6.º

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 3 Si C.E. de un átomo termina en 6s2, entonces el elemento pertenece al grupo ..... a) IIA b) IIB d) IIIB

c) IA e) IVB

Resolución:

3 La C.E. de un átomo termina en 4s2, entonces es un:

a) Boroide b) Alcalino térreo c) Gas noble d) Alcalino e) Anfígeno Resolución:

Clave:

4 Considerando que los elementos “S”, “Se” y “Te”

forman una tríada de Döbereiner, calcula el peso atómico aproximado del “Te”

Tríada

S Se Te

Peso atómico 32 79 ..... a) 126 b) 56 d) 40

c) 111 e) 162

Clave:

4 En la siguiente tríada, halla “x”. Elemento

A B

C

Peso atómico 34 x 56 a) 42 b) 43 d) 45

c) 44 e) 46

Resolución: Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 91

Química - 1ro Sec. 5 El número atómico de un elemento es 15. Halla el período y el grupo al cual pertenece. a) 3, VA b) 3, IIIA d) 2, IIIA

c) 5, VA e) 4, IIIA

5 Señala el grupo y período de un átomo que presenta 33 protones en su núcleo. a) 4, VB b) 5, VB d) 4, IA

Resolución:

Resolución:

Clave:

Clave:

6 Indica la cantidad de electrones de un átomo que se ubica en el quinto período y grupo VIA. a) 38 b) 52 d) 16

c) 4, VIIA e) 4, VA

c) 34 e) 84

6 Un elemento se encuentra en el cuarto período y tiene 6 electrones de valencia. ¿Cuál será su número atómico? a) 23 b) 20 d) 45

c) 34 e) 10

Resolución: Resolución:

Clave: 92

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 7 ¿A qué zona o bloque de la tabla periódica pertenece un elemento con Z=34? a) s b) p d) f

c) d e) g

Resolución:

7 ¿A qué grupo y período pertenece un elemento con número atómico 23?

a) VB, 4 b) VA, 4 d) VA, 3

c) VB, 3 e) N. A.

Resolución:

Clave:

8 Los metales que pertenecen a grupos “A” se les denomina:

Clave:

8 Constituye el mayor componente de los huesos: a) Ba b) Be d) Mg

a) Alcalinos b) Alcaino térreos c) De cuño d) Puente e) Representativos

c) Ca e) Zn

Resolución:

Resolución:

Clave:

Clave:

NOTA Sello y Firma del Profesor

Formando líderes con una auténtica educación integral

93

Química - 1ro Sec.

LECTURA Problemas Potenciales del Cloro en el agua de bebida “Una consecuencia de la cloración del agua son los efectos cancerígenos hallados en quienes la beben” (Laboratorio Municipal de Investigación Ambiental, Francis T. Mayo, Director, USA). El cloro es el desinfectante universalmente usado para tratar el agua corriente por su efecto tóxico en bacterias nocivas y otros organismos causantes de enfermedades. Pero hay una creciente evidencia científica que muestra que el cloro en el agua de bebida puede traer peligros tan grandes para las personas como los que intenta eliminar. Estos peligros pueden resultar tanto por la ingesta como por la absorción a través de la piel de agua clorada. Científicos han descubierto una conexión entre la cloración del agua y el cáncer de hígado, estómago, riñón, recto y colon, así como las enfermedades del corazón, arterosclerosis (endurecimiento de las arterias), anemia, presión alta y reacciones alérgicas. Hay también pruebas de que la cloración del agua puede destruir proteínas en el cuerpo humano y causar efectos severos en la piel y cabellos. La presencia de cloro en el agua puede también contribuir a la generación de sabores y olores desagradables. Al ser la cloración esencial para tratar el agua de consumo humano, está en el público consumidor remover el cloro antes de beberla (en el punto de uso) para no recibir los efectos adversos de ésta. (Laboratorio Kemysts, Dr. Riddle (Phd), USA.) “El riesgo de contraer Cáncer entre la gente que bebe agua clorada es un 93% mayor de aquella que filtra el agua de bebida”. (Junta de Calidad Ambiental , USA). “Tomar agua clorada de la canilla es peligroso, sino mortal.” (Agua saludable para una vida más larga, Dr. Martín Fox, USA).

94

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Capítulo

Números Cuánticos I

Orbital Atómico No es posible saber la posición y la velocidad exactas de un electrón en un momento determinado, sin embargo, es posible describir dónde se encuentra. La zona que puede ocupar un electrón dentro de un átomo se llama orbital atómico. Existen varios orbitales distintos en cada átomo, cada uno de los cuales tiene un tamaño, forma y nivel de energía específico. Pueden contener hasta dos electrones que, a su vez, tienen números cuánticos o de espines cuánticos o de espines opuestos. ORBITALES

Los orbitales atómicos muestran un tamaño, orientación y características.

Formando líderes con una auténtica educación integral

13

El Dato

Premio Nobel en Física 2004 Un descubrimiento «colorista» en el mundo de los quarks ¿Cuáles son los bloques de construcción más pequeños de la naturaleza? ¿Cómo construyen estas partículas todo aquello que vemos a nuestro alrededor? ¿Qué fuerzas actúan en la naturaleza y cómo funcionan éstas en realidad? El Premio Nobel en Física del año 2004 tiene que ver con estas cuestiones fundamentales, problemas que han mantenido ocupados a los físicos a lo largo del siglo XX y que aún suponen un desafío tanto para los teóricos como para los experimentalistas que trabajan en los grandes aceleradores de partículas. David Gross, David Politzer y Frank Wilczek han realizado un importante descubrimiento teórico relativo a la fuerza fuerte, o la «fuerza de color», como también ha sido llamada. La fuerza fuerte es la que domina en los núcleos atómicos, actuando entre los quarks en el interior del protón y del neutrón. Lo que descubrieron los laureados de ese año era algo que, a primera vista, parecía completamente contradictorio. La interpretación de sus resultados matemáticos implicaba que cuanto más cerca estuvieran los quarks entre sí, más débil era la ‘carga de color’. Cuando los quarks están realmente próximos los unos a los otros, la fuerza es tan débil que comienzan a comportarse casi como partículas libres. Este fenómeno es conocido como «libertad asintótica». Su recíproco se cumple cuando los quarks se alejan: la fuerza se hace más fuerte a medida que la distancia se incrementa. Podemos comparar esta propiedad con una goma elástica. Cuanto más la estiramos, más fuerte se vuelve la fuerza. Este descubrimiento fue expresado en 1973 mediante un elegante marco de trabajo matemático que condujo a una teoría completamente nueva.

95

Química - 1ro Sec. Número Cuántico Principal (n) : Nivel Este número determina el nivel electrónico, asume cualquier valor entero positivo no incluyendo el cero. El número cuántico principal también nos permite conocer la energía del átomo de hidrógeno o de cualquier otro átomo de un solo electrón (ión). Designación cuántica

1

2

3

4

5

6

7 ... etc.

Designación espectroscópica

K

L

M

N

O

P

Q ... etc.

# máximo de electrones

2

8

18

32

50

72

98 ...etc.

 32

 18



 8

El número máximo de electrones que existe en cada nivel ‘‘n’’ se determina por la fórmula: #max(e-) = 2n2 También se denomina número cuántico de momento angular azimutal, este nombre se debe a que el número determina el momento angular del electrón y la energía cinética del movimiento angular. Del mismo modo nos indica la forma de la nube electrónica donde se mueve el electrón. Los valores que adquiere este número dependen del número cuántico principal. Designación cuántica

desde:

0

1

2

3 ....hasta (n - 1)

Designación espectroscópica

s

p

d

f ....etc.

# máximo de electrones

2

6

10

14 ...etc.

Ejemplo:

96

Nivel (n)

Subnivel ()

Observación

1 2 3 4

0 0 1 0 1 2 0 1 2 3

En el nivel 1 existe 1 subnivel En el nivel 2 existen 2 subniveles En el nivel 3 existen 3 subniveles En el nivel 4 existen 4 subniveles

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Resolviendo en clase 1) Halle los números cuánticos de 6p6.

4) Indique la configuración de (5, 0, 0, +1/2)

2) Halle los números cuánticos de 4d7.

5) Indique la configuración de (2, 0, 0, –1/2)

3) Indique la configuración de (4, 1, +1, –1/2)

6) Indique la configuración de (3, 1, 0, +1/2)

Para Reforzar 1) Halle el ml para 4p3.

4) ¿Cuántos electrones existen en el subnivel "d"?

2) ¿Quién obtuvo el Premio Novel a la Física en 2004?

5) Distribuye 3 e en el subnivel "f".

3) ¿Cuántos electrones existen en el subnivel "f"?

6) Distribuye 10 e en el subnivel "d".

Formando líderes con una auténtica educación integral

97

Química - 1ro Sec. PROBLEMAS PARA CLASE N° 13

Para el profesor: 1

Para el alumno:

¿Cuántos electrones como máximo presenta el

1

¿Cuántos electrones como máximo presenta el

nivel 3?

nivel 4?

Resolución:

Resolución:

Clave:

2

Distribuye 5 electrones en el subnivel “p”. -1 0 +1 Resolución:

2

Distribuye 5 electrones en el subnivel “d”. -2 -1 0 +1 +2 Resolución:

Clave: 98

Clave:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 3

Distribuye los electrones para f13.

3

Resolución:

Distribuye los electrones para d8. Resolución:

Clave:

4

Halla la distribución de los electrones en 3p3. Resolución:

Clave:

4

Halla la distribución de los electrones en 4d5. Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 99

Química - 1ro Sec. 5

Después de llenar d7, halla el número cuántico

5

Después de llenar p5, halla el número cuántico

magnético del último electrón.

magnético del último electrón.

Resolución:

Resolución:

Clave:

6

6

Distribuye a 6 e en el subnivel "p". Resolución:

Distribuye a 10 e en el subnivel "f". Resolución:

Clave: 100

Clave:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 7

Halla el número cuántico magnético para el último

7

Halla el número cuántico magnético para el último

electrón en 4p .

electrón en 4s1.

Resolución:

Resolución:

3

Clave:

8

Halla el número cuántico magnético para el último

Clave:

8

Halla el número cuántico magnético para el último

electrón en 3p .

electrón en 4p2.

Resolución:

Resolución:

3

Clave:

Clave:

NOTA Sello y Firma del Profesor

Formando líderes con una auténtica educación integral

101

Química - 1ro Sec.

Capítulo

14

Números Cuánticos II

NÚMERO CUÁNTICO MAGNÉTICO (m0 m1)

NÚMERO CUÁNTICO SPIN (S)

Como sabemos, el electrón posee carga eléctrica y se encuentra en movimiento, por consiguiente al desplazarse genera un campo magnético. Este número determina la orientación en el espacio de cada orbital. Los valores númericos que adquiere dependen del número cuántico angular ‘‘’’, éstos son:

A parte del efecto magnético producido por el movimiento angular del electrón, éste tiene una propiedad magnética intrínseca. Es decir, el electrón al girar alrededor de su propio eje se comporta como si fuera un imán, vale decir, tiene Spin. Los únicos valores probables que puede tomar este número son +1/2 y -1/2, teniendo en cuenta que el signo (+) y (-) es para diferenciar el sentido de giro de dos electrones de un orbital.

m = desde (-) hasta (+)

sólo # enteros incluyendo el cero. Ejemplos: =0 m=0  = 1  m = -1, 0, +1  = 2  m = -2, -1, 0, +1, +2  = 3  m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 De acuerdo a los ejemplos, el número de valores que toma ‘‘m’’ se obtiene de acuerdo a la siguiente fórmula: # valores de m = 2 + 1

Ejemplos:  = 0  m = 2(0) + 1 = 1, toma 1 valor  = 2  m = 2(2) + 1 = 5, toma 5 valores  = 3  m = 2(3) + 1 = 7, toma 7 valores

102

S = -1/2

S = +1/2

Para indicar la orientación de los electrones en cada orbital se utiliza la siguiente notación: (VERDADERO) (VERDADERO) (FALSO) (FALSO)

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Resolviendo en clase 1) En cuanto al número cuántico spin, el valor +1/2 tiene un giro:

2) Halla los 4 números cuánticos para el último electrón 5d7.

3) ¿Cuántos electrones como máximo presenta el subnivel 2?

4) De las siguientes especies químicas: Ca(Z = 20), Ti 2+ (Z=22) V 3+ (Z=23), ¿cuáles son isoelectrónicas?

20

Ca :

22

Ti 2+ :

23

V 3+ :

[ 18 Ar ] 4s2 [ 18 Ar ] 3d2 [ 18 Ar ] 3d2

5) Halle el número atómico mínimo y máximo para un átomo con tres subniveles "s"

6) Para =2, ¿qué valor de número cuántico magnético no puede existir?

Para Reforzar 1) Rellena el cuadro siguiente:

3) ¿En cuántos orbitales se divide el subnivel "p"?

número cuántico se divide en

4) ¿Cuántos electrones como máximo presenta el nivel 2?

indica el

indica el

indica el

indica el

5) La configuración del Cromo (Z = 24) es: 2) Determine la cantidad de electrones que posee un catión trivalente, si su átomo neutro tiene 12 orbitales llenos.

Formando líderes con una auténtica educación integral

6) Halla el máximo número de electrones para un orbital “f”.

103

Química - 1ro Sec. PROBLEMAS PARA CLASE N° 14

Para el profesor: 1

Para el alumno:

Halla los números cuánticos de 1s2.

1

Resolución:

Halla los números cuánticos de 3p2. Resolución:

Clave:

2

Halla los números cuánticos de 5d3. Resolución:

2

Halla los números cuánticos de 4p3. Resolución:

Clave: 104

Clave:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 3 ¿Cuántos eléctrones como máximo pueden haber en el subnivel "f"?

a) 1 b) 2 d) 10

3 ¿Cuántos eléctrones como máximo pueden haber en el subnivel "d"?

c) 6 e) 14

a) 6 b) 10 d) 2

Resolución:

Resolución:

Clave:

4

c) 14 e) 1

Indica la configuración para los siguientes números

Clave:

4

Indica la configuración para los siguientes números

cuánticos (5, 2, 0, +1/2)

cuánticos (4, 3, –2, –1/2)

Resolución:

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 105

Química - 1ro Sec. 5 ¿Qué alternativa no puede darse en cuanto a los números cuánticos?

5

¿Qué alternativa no puede darse respecto a los números cuánticos?

a) 4, 0, 0, -1/2 b) 4, 0, 0 , +1/2 c) 3, 1, -1, +1/2 d) 3, 2, 0, -1/2 e) 4, 0, +1, -1/2

a) 3, 1, 0, -1/2 b) 4, 1, -1 , +1/2 c) 3, 0, 0 , -1/2 d) 5, 6, +3, -1/2 e) 3, 0, 0, -1/2

Resolución:

Resolución:

Clave:

Clave:

6 Un átomo presenta los siguientes números cuánticos para su último electrón: 4, 0, 0, +1/2. Indica a qué alternativa pertenece. a) 4p1 b) 4s2 1 d) 4s

c) 3s1 e) 3p2

Resolución:

De la pregunta anterior, si los números cuánticos fueran 3, 1, 0, +1/2, indica a qué alternativa pertenece. b) 3p2 a) 3p1 4 d) 3p

c) 3p3 e) 3p5

Resolución:

Clave: 106

6

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 7 Halla el número cuántico magnético para el último 3

7 Halla el número cuántico magnético para el

electrón en 4p .

penúltimo electrón en 4f13.

Resolución:

Resolución:

Clave:

8 Halla los 4 números cuánticos para el último 5

Clave:

8 Halla los 4 números cuánticos para el penúltimo

electrón en 3d .

electrón.

Resolución:

Resolución:

Clave:

Clave:

NOTA Sello y Firma del Profesor

Formando líderes con una auténtica educación integral

107

Química - 1ro Sec.

Capítulo

Configuración Electrónica I

Los electrones en el átomo se encuentran distribuidos sistemática-mente a través de los diversos niveles y subniveles. Por consiguiente, para indicar la posición de un electrón usaremos convenientemente la siguiente representación:

n

2.a regla Cuando los electrones ocupen orbitales de diferente energía, entonces serán colocados de acuerdo al orden creciente de dicha energía, es decir, de menor a mayor energía. Analizando la regla, tendremos los siguientes valores:

n = nivel (en números)  = subnivel (en letras) x = # de electrones

x

n = 1   = 0 n = 2   = 0  = 1 n = 3   = 0  = 1  = 2 n = 4   = 0 .   = 1 .   = 2 .   = 3

La distribución de electrones está de acuerdo a la energía de cada orbital, pero en este caso sólo consideraremos una energía relativa que se obtiene sumando los primeros números cuánticos del orbital. Si la suma de los dos valores resulta idéntica para dos orbitales diferentes, entonces tendrá menos energía el que tiene menor valor de ‘‘n’’. ER : energía relativa del orbital n : nivel del orbital  : subnivel del orbital

ER = n + 

1.a regla Cuando los electrones ocupan orbitales de igual energía, primero se le entrega a todos un electrón y luego se comienza a completar los dos electrones que deben tener los orbitales como máximo. Esto ocurre con los orbitales que pertenecen a un mismo subnivel, por ejemplo:

 4d5

5px 5py

5pz

5px 5py

5pz

(FALSO) (VERDADERO)

4dxy 4dyz 4dxz 4d x2 - y2 4d z2 4dxy 4dyz 4dxz 4d x2 - y2 4d z2

108

(FALSO)

(VERDADERO)

         

         

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f

ER ER ER ER ER ER ER ER ER ER

=1+0=1 =2+0=2 =2+1=3 =3+0=3 =3+1=4 =3+2=5 =4+0=4 =4+1=5 =4+2=6 =4+3=7

etc.

Son las REGLAS DE HUND las que nos permiten distribuir los electrones de acuerdo a la energía de los orbitales, se le conoce como PRINCIPIO DE MÁXIMA MULTIPLICIDAD.

5p4

15

Ordenando de acuerdo al orden creciente de sus energías relativas tendremos:

Er

1s

2s

2p

3s

3p

4s

3d

4p

5s

4d

5p

1

2

3

3

4

4

5

5

5

6

6

6s ... etc. 6

etc.

Colocando la capacidad máxima de electrones que tiene cada subnivel formaríamos la regla básica que el lector debe aprender para distribuir los electrones en el átomo:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14

Para cada átomo diferente la distribución se realiza hasta llegar al número de electrones que posee, tenga en cuenta que mientras no llene el subnivel anterior no puede pasar al siguiente.

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec.

Resolviendo en clase 1)

2)

Halla los electrones en subniveles “p” del átomo de germanio con 32 protones.

4)

Halla la energía relativa para el último electrón. a) 11Na b) 27Ni

5)

Halla la C.E. usando la configuración Kernel o configuración simplificada. a) 70X b) 88Y c) 58L

6)

Halla la C.E. para: a) 30Zn b)



¿Cuántos orbitales apareados presenta 20Ca?

3)

¿Cuántos electrones desapareados presenta el 7N?

55

Cs

Para Reforzar 1)

2)

3)

Realiza la configuración electrónica de: a) 5Fe b) 37Rb c) 53I

4)

A = 2 y n° = 20, p+

Si



halla la configuración electrónica.

6)

Halla la cantidad de los protones para:



[He]  __________________



[Ar]  __________________



[Kr]  __________________

X si

Formando líderes con una auténtica educación integral

y A = 70,

5)

4a 2a

p+ 3 = n˚ 4

halla Z y la configuración electrónica.

Halla la energía relativa para el último electrón en: a) 20Ca b) 35Br

Halla la configuración electrónica para n° = 40

Si

109

Química - 1ro Sec. PROBLEMAS PARA CLASE N° 15

Para el profesor: 1

Para el alumno:

Halla la E.R. de 4d2.

1

Resolución:

Halla la E.R. de 5p6. Resolución:

Clave:

2

La 1ra regla de Hund indica:

2

La 2da regla de Hund indica:

"Se ................. a ................. un ................. y luego

"Los ....................... son colocados de acuerdo a su

se comienza a ................... los .................."

.........................................."

Resolución:

Resolución:

Clave: 110

Clave:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 3

Ordena de menor a mayor: 3p

2s

3

Ordena de mayor a menor:

4d

5d1

Resolución:

4p6

Resolución:

Clave:

4

6s2

Si la distribución electrónica es: 1s2 2s2 2p6 3s1

Clave:

4

Si la distribución electrónica es: 1s22s22p63s23p64s2

Halla su número atómico.

Halla su número atómico.

Resolución:

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 111

Química - 1ro Sec. 5

¿Cuántos electrones alberga la capa "M"?

5

Resolución:

¿Cuántos electrones alberga la capa "L"? Resolución:

Clave:

6

Realiza la configuración de un elemento con

6

Realiza la configuración de un elemento con

número atómico 15.

número atómico 35.

Resolución:

Resolución:

Clave: 112

Clave:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 7

¿Cuántos eléctrones presenta el cuarto nivel?

7

Resolución:

¿Cuántos eléctrones presenta el quinto nivel? Resolución:

Clave:

8

Realiza la configuración electrónica del Z = 20. Resolución:

Clave:

8

Realiza la configuración electrónica del Z = 38. Resolución:

Clave:

Clave:

NOTA Sello y Firma del Profesor

Formando líderes con una auténtica educación integral

113

Química - 1ro Sec.

Capítulo

16

Configuración Electrónica II

FORMAS PRÁCTICAS DE DISTRIBUCIÓN Se puede utilizar formas prácticas para distribuir los electrones según las reglas de Hund. REGLA DEL SERRUCHO

n

K

L

M

N

O

P

Q

1

2

3

4

5

6

7

... etc. 8 etc.

s

s

s

s

s

s

s

etc.

p

p

p

p

p

p

d

d

d

d

d

f

f

f

f

g

g

g

h

h

 s2

0

p4

1

d10

2

f14

3

g18

4

h22

5

24

6

i

# de emáximo

i 2

8

18

32

50

72

98

... etc.

El llenado se realiza siguiendo la flecha, y como se puede observar solamente estamos utilizando 7 niveles y un número determinado de subniveles.

Capas Electrónicas

114

El número atómico de un elemento hace referencia al número de protones en el núcleo de cada átomo. Es el mismo número de electrones que hay fuera del núcleo. Los electrones no se mueven en órbitas concretas, sino que forman una nube alrededor del núcleo. Sin embargo, cada electrón dispone de su propio y preciso nivel de energía y se agrupan en capas. Dentro de cada capa los electrones se agrupan en uno o más orbitales. Cuando los átomos interaccionan para formar compuestos, sólo actúan los que se encuentran en los orbitales de energía más altos.

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. REGLA DE LA ESCALERA n K L M N O P Q



s2 0

1 2 3 4 5 6 7

s s s s s s s

El microscopio elec-trónico utiliza electrones para iluminar un objeto. Dado que los electrones tienen una longitud de onda mucho menor que la de la luz, pueden mostrar estructuras mucho más pequeñas. Todos los microscopios electrónicos cuentan con varios elementos básicos. Disponen de un cañón que emite los electrones que chocan contra el espécimen, creando una imagen aumentada.

p6 1

d10 2

f 14 3

..... .....

p p p p p p

d d d d d

f f f

g g

h

f

g

h

i

etc En forma análoga a la regla del serrucho, el llenado se realiza siguiendo la flecha.

Configuración Spin Donde es necesario indicar cada orbital del átomo con su respectivo spin del electrón, este spin se señala con  y . Ejemplos: C 6

8

O

15

P



Demostración

1s

2s

2px

2py

2pz En la distribución electrónica del carbono 1s2 2s2 2p2, para el último subnivel 2p 2 la distribución es ¿Por qué no

 

1s

2s

1s

2s

2px

2py

2px

2pz

2pz

2py

3s

3px 3py

3pz

2p

2p

2p

puede ser

Configuración Simplificada Se trata de sustituir una parte de la configuración electrónica por el símbolo de un gas noble, este gas debe sustituir la mayor parte posible de la configuración electrónica. GASES NOBLES 2

He -

10

Ne -

18

Ar -

36

Kr -

54

Xe -

86

Rn

Ejemplos:

4

Be



1s22s2 [He] 2s

16

S



20 2

Ca



1s22s22p63s23p64s2 [Ar] 4s

2p

2p

2p o

? 2p

2p

2p

La respuesta la proporciona la regla de Hund que establece que la distribución más estable de los electrones en los subniveles es aquella que tenga mayor número de spines paralelos, además los dos últimos spines se cancelan entre sí. 2p

2p

2p

2

1s22s22p63s23p4

y 2p

2p

2p

[Ne] 3s23p4

Formando líderes con una auténtica educación integral

115

Química - 1ro Sec.

Resolviendo en clase 1) Resuelve la siguiente pregunta respecto a la configuración: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 Si presentan 33 neutrones, halla los nucleones.

4) Realiza la configuración electrónica de 37Rb:

2) ¿Cuántos electrones desapareados presenta el 7N?

5) Resuelve la siguiente pregunta respecto a la configuración: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 Los electrones en los subniveles principales.

3) ¿Cuántos electrones desapareados presenta el átomo neutro del bromo? (Z = 35)

6) Halla los electrones de la última capa cuyos nucleones son 80 y contiene 45 neutrones.

Para Reforzar 1) Halla la cantidad de los protones para:

4) ¿Cuántos orbitales apareados presenta 20Ca?

[He]  ____________________________



[Ar]  ____________________________



[Kr]  ____________________________

2) Halla la C.E. usando la configuración Kernel o configuración simplificada. a) 70X b) 88Y c) 58L



3) Halla el número atómico: Si 0Y = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p3

116

5) Halla los electrones en subniveles “p” del átomo de germanio con 32 protones.

6) Resuelve la siguiente pregunta respecto a la configuración: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 Los electrones en la capa L.

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. PROBLEMAS PARA CLASE N° 16

Para el profesor: 1

Para el alumno:

Halla la energía relativa para: a) 3p 5

1

b) 4d

Halla la energía relativa para: a) 2s2

10

Resolución:

b) 4d3

Resolución:

Clave:

2

Realiza la configuración electrónica de: a) 9F

b)

20

Ca

c)

35

Br

Clave:

2

Realiza la configuración electrónica de: a)

Resolución:

15

P

b) 7N

c) 8O

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 117

Química - 1ro Sec. 3

Halla el número atómico:

3

Si 0X = 1s 2s 2p 3s 3p 2

2

6

2

Halla: Z = 61 Si ZX = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

5

Resolución:

Resolución:

Clave:

4

Halla la energía relativa para el último electrón en: a)

20

Ca

b)

35

Br

4

Halla la energía relativa para el último electrón en: a) 7N

b) 8O

Resolución:

Resolución:

Clave: 118

Clave:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Química - 1ro Sec. 5 Halla la configuración electrónica para: 4a

2a

5

Halla la configuración electrónica para: 40 20

X si n° = 40

Resolución:

X

Resolución:

Clave:

6 Halla la configuración electrónica para: 40 35

Clave:

6

Halla la configuración electrónica para: 20 8

X

Resolución:

X

Resolución:

Clave:

Formando líderes con una auténtica educación integral

Clave: 119

Química - 1ro Sec. 7

Resuelve la siguiente pregunta respecto a la 2

2

6

2

6

2

7

10

Resuelve la siguiente pregunta respecto a la

configuración: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d

configuración: 1s2 2s2 2p4

Los electrones del 3.er nivel.

Los electrones del 4.to nivel.

Resolución:

Resolución:

Clave:

8

Cuántos orbitales desapareados hay en: 4p3 Resolución:

Clave:

8

Cuántos orbitales vacios hay en: 5d4 Resolución:

Clave:

Clave:

NOTA Sello y Firma del Profesor 120

Formando líderes con una auténtica educación integral