Sistemas Materiales

Índice
Presentación………………………….……………………………………………….….3
Desarrollo…………………………………………………………………………………..4
Sistemas Materiales………………………….……….…..…….…….…....4
Concepto de Química………………….……………….……4
Materia y Cuerpo….……………………………………...….4
Propiedades de la materia……………… …….……....…..5
Ejercitación Propuesta……………………………………………6
Propiedades físicas y químicas de la materia…………….7
Ejercitación Propuesta…………………………………………..8
Mezclas………………………………………………………10
Sustancias…………………………………………………..15
Ejercitación Propuesta…………………………………………17
Estado de la Materia………………………………………..20
Ejercitación Propuesta..………………………………………..24
Método de separación de fases…………………………..28
Ejercitación Propuesta …………………………………………31
Estructura Atómica……………………………………………………….....32
Modelo Atómico de Dalton……..………………………..…32
Partículas Subatómicas…………………………………….34
Distribución General de las partículas subatómicas……35
Número Atómico y Número Másico……………………….36
Isótopos de los Elementos…………………………………36
Ejercitación Propuesta…………………………………………..39
Tabla Periódica………………………….…………………………………..41
Elementos……………………………………………………41
Metales, no metales y metaloides…………………..……44
Compuestos…………………………………………………45
Modelo Atómico y Configuración electrónica……………48
Ejercitación Propuesta………………………………………….53
Bibliografía…………………………………………………………………………….…55
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Presentación
¿Qué es la Química?
Química es el nombre que recibe el intento de descripción y explicación sistemática de
la materia y de los cambios que sufre su composición.
Durante las 24 horas del día, cada uno de nosotros está relacionado, en una u otra
forma, con la química. Dormidos o despiertos, todo lo que tiene contacto con nosotros, sin
excepción alguna, es un conjunto de sustancias químicas. El cuerpo humano es un ejemplo
de gran actividad química, e incluso el pensamiento está relacionado con la energía química.
El alimento que tomamos, las plantas y animales, los automóviles, la ropa y cada una
de las cosas que nos rodean, nada de esto puede existir sin intervención de las fuerzas
químicas. Es más, si queremos analizar a la Tierra y el aire, esenciales para la vida,
debemos recurrir al estudio de la química.
En el estudio de nuestro medio terrestre y en el Universo entero, vemos cómo
interactúan una variedad de ciencias que no son otra cosa que una unión de la física, la
matemática y la química. El espacio exterior, por ejemplo, contiene incontable número de
partículas, nubes de polvo, soles y planetas que originan miles de sistemas solares de los
que conocemos tanto y a la vez tan poco.
El hombre ha aprendido que todos los cuerpos celestes están compuestos de la misma
materia de la que componen el sol y sus planetas. También sabemos que las emisiones de
luz, calor y pequeñas partículas son activadas por la energía. De hecho, sólo bajo
condiciones determinadas de intercambio de energía pueden ocurrir los procesos de la
naturaleza.
Si observamos las interrelaciones de espacio, materia y energía que son de
importancia vital para la ciencia, notamos que los procesos naturales ocurren en una
secuencia ordenada. La variable que se usa para medir estos procesos periódicos es el
tiempo.
Si bien el espacio, materia y energía corresponden al Universo, el tiempo sólo indica el
progreso de los cambios en posición y composición.
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TEMA 1:
Sistemas Materiales
Concepto de Química
El estudio de las sustancias, sus propiedades, la estructura de la materia, la neutralización
de un ácido, la reacción de un metal con oxígeno, la combustión, el reconocimiento de
diversas sales y las leyes a que responden todas esas reacciones, es abarcado por la
Química. Por lo tanto:
La QUIMICA estudia las sustancias, su estructura, sus propiedades y reacciones y las
leyes que rigen estas reacciones.
Materia y Cuerpo
Todo lo que nos rodea y nos constituye está formado por materia y energía: el aire, el suelo,
la luz, el calor, son formas de materia o de energía. Toda la materia posee algo común, que
es el Peso (propiamente masa): el aire, los gases, la madera, los metales, etc., todos poseen
peso. Por eso diremos:
MATERIA es todo aquello que tiene masa y ocupa un espacio. La materia compone a los
cuerpos y todo cuerpo es limitado; por lo tanto CUERPO es una porción limitada de materia.
Dijimos que la materia tiene masa y ocupa un espacio. La masa es una medida de la
cantidad de materia que hay en una muestra de cualquier material. Cuanta mayor masa
tenga un objeto, más fuerza se requerirá para moverlo. Como todos los cuerpos del universo
satisfacen la definición de materia, todos ellos son materia.
Un Cuerpo puede estar formado por uno o varios componentes. Cada uno de los
componentes que podemos distinguir en un trozo de materia, recibe el nombre de
SUSTANCIA.
Cada sustancia se caracteriza por tener propiedades físicas y químicas determinadas que
las diferencia de las demás.
Ejemplos:
Sustancias
MATERIA
Madera
madera y felpa
Yeso
Madera y vidrio
CUERPO
Pizarrón
Borrador
Tiza
ventana
Propiedades de la Materia
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Las propiedades de la materia se manifiestan por su aspecto y su comportamiento ante
diferentes acciones externas. Del valor de sus propiedades dependerán sus aplicaciones
técnicas. Por ejemplo la combustibilidad (capacidad del material de arder al reaccionar con
el oxígeno del aire) y la solubilidad (capacidad de disolverse en otra sustancia) son
propiedades que dependen del tipo de material. Se las califica como propiedades
intensivas o específicas, y permiten reconocer y caracterizar un material.
Las propiedades intensivas orientan el uso de los materiales. Por ejemplo, una de las
características más valiosas del Aluminio (Al) es su baja densidad. La masa de un cuerpo
macizo de Aluminio es una tercera parte de la de un cuerpo del mismo volumen de Hierro
(Fe) macizo. La ventaja de ser barato y “liviano¨ lo hacen especialmente indicado, por
ejemplo, para la industria de la aviación. Otra característica del Aluminio (Al), y de todos los
metales, es que sus superficies presentan brillo y reflejan la luz; por ello los espejos
económicos se fabrican depositando finas capas de Aluminio sobre una placa de vidrio. En
la fabricación de espejos de mejor calidad y mayor precio se utiliza la Plata (Ag).
Si bien los objetos están hechos de materiales, diferentes objetos pueden estar hechos del
mismo material. Algunas de las propiedades de los objetos dependen de la cantidad de
material con la que están constituidos: se trata de las propiedades extensivas. El peso de
dos cuerpos formados por el mismo material puede ser diferente; por ejemplo, una moneda
de Oro (Au) no pesa lo mismo que un anillo de Oro (Au).
PROPIEDADES EXTENSIVAS
PROPIEDADES INTENSIVAS
Aquellas que varían con la cantidad de
materia considerada
Ej.: una bolita de vidrio pesa 5 grs.; una
bolita más grande del mismo vidrio pesará
más de 5 grs.
PESO, SUPERFICIE, VOLÚMEN
son
propiedades extensivas
Aquellas que no varían con la cantidad de
materia considerada
Ej.: el Punto de Fusión del hielo es, a Presión
normal, 0°C para cualquier cantidad de hielo
que se considere.
PUNTO DE FUSION, EBULLICIÓN, PESO
ESPECIFICO, son propiedades intensivas
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Ejercitación Propuesta
1) Las siguientes propiedades fueron determinadas para un trozo de hierro (Fe). Indicar
cuáles de ellas son intensivas y cuáles son extensivas. Justificar
a- masa = 40 g
b- densidad = 7.8 g /cm3
c- color grisáceo brillante
d- punto de fusión = 1535 °C
e- volumen = 5.13 cm3
f- insoluble en agua
g- se oxida en presencia de aire húmedo
2) Señalar, entre las propiedades de las sustancias que se enumeran, las extensivas y
las intensivas.
a- peso
b- olor
c- masa
d- Punto de fusión
e- Volumen
f- Peso específico
g- Sabor
h- Calor de vaporización
i- Superficie
j- Punto de ebullición
k- Dureza
l- Calor de fusión
m- Forma cristalina
n- Color
3) En dos vasos de precipitación hay respectivamente agua y alcohol.¿Qué propiedades
específicas le permiten identificar el agua y el alcohol?
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Propiedades físicas y químicas de la materia
Es importante establecer la distinción entre aquellos procesos que pueden sufrir la materia,
clasificándolos en fenómenos físicos y fenómenos químicos.
Fenómenos físicos: aquellos procesos que inciden sobre un sistema material, de modo tal
que no dan lugar a la formación de nuevas sustancias, sólo cambian sus propiedades
físicas. El Fenómeno es químico cuando sí se producen nuevas sustancias.
Es decir, si A y B son las sustancias integrantes del sistema:
A + B

A + B
Fenómeno físico
A + B
 C + D + E
Fenómeno químico
Donde C, D y E representan las nuevas sustancias formadas.
Ejemplos de fenómenos físicos:

Hielo
agua líquida
Acción del calor

Agua líquida
vapor de agua
Acción del calor

Varilla de hierro plegada
varilla de hierro extendida
Acción de una fuerza
Adviértase que el agua líquida, vapor de agua y hielo, son la misma sustancia aunque en
estado diferente (líquido, gaseoso y sólido).
Como ejemplos de fenómenos químicos podemos citar:
Hierro + oxígeno de aire  óxido de hierro
Oxidación
Carbono + oxígeno  dióxido de carbono
Combustión
Ahora sí podemos decir, que Propiedades químicas: son aquellas que se manifiestan
cuando hay transformaciones en las sustancias es decir la materia sufre cambios en su
composición química (por ejemplo combustibilidad).
Y las Propiedades físicas: son las que pueden observarse en ausencia de cualquier
reacción química, pueden ser determinadas sin transformar las sustancias, ejemplos: color,
densidad, punto de fusión o de ebullición, etc.
Los materiales presentan diferentes propiedades mecánicas (físicas) que los hacen más
adecuados para determinados usos, por ejemplo, la dureza, la elasticidad, la plasticidad, la
ductilidad y la maleabilidad, en los sólidos, y la viscosidad, en los líquidos.
Ejemplos:
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a- La Dureza de un material se refiere a su resistencia a la penetración o al rayado. El
acero es más duro que la madera.
b- La Elasticidad de un material es la capacidad que este posee de recuperar su forma
cuando cesa la fuerza que lo deforma.
c- La Ductilidad de un material es la capacidad que posee de ser estirado y formar hilos.
El Cobre (Cu) es un material dúctil.
d- La Maleabilidad de un material se refiere a su capacidad de ser laminado. El Oro (Au),
la Plata (Ag) y el Aluminio (Al) son ejemplos de materiales maleables.
e- Los materiales líquidos se caracterizan por su viscosidad, es decir, su resistencia a
fluir. El aceite es más viscoso que el agua.
f- El poder disolvente de un líquido es una propiedad que determina alguno de sus
usos. Por ejemplo, la nafta se emplea para sacar las manchas de grasa.
Ejercitación Propuesta
1) enumere algunas razones por la que se usan los siguientes materiales:
a- aceros para fabricar herramientas
b- Aluminio y sus aleaciones en la industria aeronáutica.
c- una pava puede ser de Aluminio (Al), de acero inoxidable, de vidrio térmico
¿Por qué la manija no es metálica? ¿Qué propiedad debe tener el material usado?
2) En la siguiente tabla completa a qué clase de fenómeno corresponde (Químico o Físico)
cada proceso descripto.
Proceso que tiene lugar
Enmohecimiento del hierro
(Fe)
Ebullición del agua (H2O)
Tipo de fenómeno
Observaciones
El metal brillante y lustroso
se convierte en herrumbre de
color café
El líquido se convierte en
vapor
El azufre (S), sólido y
amarillo, se convierte en el
gas sofocante dióxido de
azufre (SO2)
La clara y la yema líquida se
transforman en sólidos.
La nafta líquida se quema y
produce monóxido de
carbono (CO), dióxido de
carbono ( CO2) y agua (H2O)
Los alimentos se convierten
en nutrientes líquidos y
parcialmente en desechos
sólidos
De un trozo grande de
madera quedan partículas
más pequeñas de madera y
aserrín
La madera se convierte en
ceniza, dióxido de carbono
gaseoso ( CO2) y agua (H2O)
Durante el calentamiento, el
sólido se vuelve flexible y
puede moldearse
químico
físico
Combustión (S) del azufre en
el aire
Cocción de un huevo
Combustión de nafta
Digestión de alimentos
Aserrado de madera
Combustión de madera
Calentamiento del vidrio
3) En los cambios siguientes, el tipo de fenómeno es físico o químico:
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a- formación de un copo de nieve
b- congelación de un helado
c- ebullición del agua
d- batir crema
e- cortar la leche
f- encender una vela
g- agitar la masa de un pastel
h- disolución de azúcar en agua
i- descomposición de la piedra caliza por el calor
j- una hoja se vuelve amarilla
k- formación de burbujas en un recipiente de agua
4) Indique si las siguientes propiedades son físicas o químicas:
a-Clavo de Hierro (Fe) atraído por un imán
b-El líquido para quemar carbón vegetal, encendido con un fósforo
c-una estatua de Bronce que adquiere un recubrimiento verde (pátina) con el tiempo.
d-Un bloque de madera que flota en el agua.
e-Un trozo de manzana cortado que se vuelve marrón
f-El contacto con una losa de mármol que produce sensación de frío
g-El color azul del zafiro
h-un recipiente de cerámica que se endurece por cocción en un horno
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Las Mezclas – Sistemas Materiales
El término materia se refiere a todos los materiales que componen el universo. Existen miles
de tipos diferentes de materia. Una sustancia es una clase particular de materia cuya
composición es fija, definida. Las sustancias puras, son ya sea elementos o compuestos. El
Cobre (Cu), Oro (Au), y el Oxígeno (O) son ejemplos conocidos de elementos. Entre los
compuestos más conocidos tenemos sal, azúcar y agua.
Un examen cuidadoso de una muestra de materia permite clasificarla como homogénea o
heterogénea. La materia homogénea es de apariencia uniforme y tiene las mismas
propiedades en su conjunto. La materia que se compone de dos o más fases físicamente
distintas es heterogénea. Una fase es una parte homogénea de un sistema separada de las
otras partes por fronteras físicas. Un sistema material es la porción de materia que se aísla
real o imaginariamente para su estudio. Por ejemplo un sistema material puede ser un vaso
con agua salada y arena o simplemente el agua y la arena contenida en el vaso. Siempre
que tengamos un sistema con límites visibles entre sus componentes, ese sistema tiene más
de una fase y es heterogéneo. No importa si estos componentes están es estado sólido,
líquido o gaseoso.
Simple
Sustancia pura
puede ser
Compuesta
Soluto
HOMOGÉNEO
Solución
formada por
Solvente
SISTEMA
MATERIAL
Dispersión grosera
suspensión
HETEROGÉNEO
Dispersión fina puede ser
Emulsión
Dispersión Coloidal
Una sustancia pura puede existir en fases diferentes de un sistema heterogéneo. Por
ejemplo, el hielo que flota en el agua es un sistema de dos fases, constituido por agua sólida
y agua líquida. La composición del agua de cada fase es homogénea, pero como hay dos
fases presentes, el sistema es heterogéneo.
Una mezcla es un material que contiene dos o más sustancias y puede ser heterogénea u
homogénea. La composición de las mezclas es variable. Si añadimos una cucharada de
azúcar a un vaso de agua, se forma de inmediato una mezcla heterogénea. Las dos fases
son un sólido (azúcar) y un líquido (agua). Pero por agitación, el azúcar se disuelve para
formar una mezcla homogénea o solución. Ambas sustancias aún están presentes: todas las
partes de la solución son dulces y húmedas. La proporción de azúcar y agua puede variar
con sólo añadir más azúcar y agitar para disolverla.
Muchas sustancias no forman mezclas homogéneas. Al mezclar azúcar y arena blanca fina
se forma una mezcla heterogénea. Quizás se necesite un examen cuidadoso para decidir si
la mezcla es heterogénea porque ambas fases (azúcar y arena) son sólidos blancos. La
materia ordinaria casi siempre se encuentra formando mezclas. Si examinamos el suelo, el
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granito, un mineral de hierro (Fe) y otros depósitos minerales naturales, veremos que son
mezclas heterogéneas. El aire es una mezcla homogénea (solución) de varios gases.
¿Cómo se distingue una mezcla de una sustancia pura? Una mezcla siempre contiene dos o
más sustancias que pueden existir en concentraciones variables. Consideremos dos
ejemplos:
Mezcla homogénea: pueden prepararse mezclas homogéneas (soluciones) que contengan
5 o 10% de sal en agua con sólo mezclar las cantidades correctas de sal y agua. Estas
mezclas pueden separarse al eliminarse el agua por ebullición, dejando la sal como residuo.
Mezcla heterogénea: la composición de una mezcla heterogénea de cristales de azufre (S)
y limadura de hierro (Fe) puede hacerse variar con sólo mezclar más azufre o más limadura
de hierro. Esta mezcla se puede separar físicamente con un imán que atraiga el hierro.
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Comparación entre mezclas y compuestos
Fórmula
Separación de
componentes
Identificación de los
componentes
Mezcla
Puede estar formada por
elementos, compuestos
o ambos en proporciones
variables.
La separación se puede
hacer
mediante
procedimientos físicos o
mecánicos.
Los componentes no
pierden su identidad.
Compuesto
Compuestos de dos o
más
elementos
en
proporción de masa
definida y fija.
Los elementos sólo se
pueden
separar
mediante
cambios
químicos.
Un compuesto no se
asemeja
a
los
elementos de los que
está formado
En el siguiente cuadro ejemplificamos la clasificación:
sistema
material
cuerpo o conjunto de
cuerpos que se aísla
real
o
imaginariamente
para su estudio.
Sistema
Homogéneo
Sustancia Pura
Simple
sistema formado
por una sola
fase
(monofásico)
fase:
es una porción
de materia con
las
mismas
propiedades
Sistema
homogéneo
que no se puede
fraccionar
con
procedimientos físicos.
Sustancia pura que no se
puede descomponer en
otras. Está formada por
moléculas
constituidas
por uno o más átomos del
mismo elemento.
Ej: sal, azúcar, clavos
de Hierro
Ej: clavos
azufre
de
Hierro,
ej: vaso con
agua coloreada,
Compuesta
Sustancia pura que se
puede descomponer en
otras. Está formada por
partículas constituídas por
dos o más átomos
distintos.
Ej: agua, azúcar
Solución
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Soluto
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Sistema
homogéneo
constituido por dos o
más componentes.
Ej: solución acuosa de
dicromato de Potasio
Sustancia
en
menor
cantidad dentro de la
solución.
Tiene
la
propiedad de disolverse.
Ej: dicromato de Potasio.
Solvente
Sustancia cuyo estado
físico es el mismo que el
que presenta la solución.
Tiene la propiedad de
disolver.
Ej: vaso con agua
Sistema
Dispersión Grosera
Heterogéneo
Es un sistema
formado por dos
o más fase.
Las propiedades
intensivas
varían
dentro
del sistema.
Ej:
vaso
de
agua y aceite.
Vaso de agua y
tierra
Sistemas heterogéneos visibles a simple vista.
Ej: trozos de distintos metales (Aluminio, Plomo,
Estaño)
Dispersión Fina
Sistema heterogéneo visible al microscopio
Ej: Humo
suspensiones
emulsiones
Dispersiones
finas
donde
la
fase
dispersante es líquida y
la fase dispersa es
sólida.
Dispersiones finas con
ambas fases líquidas
Ej: mayonesa
Ej: glóbulos rojos
Dispersión coloidal
Sistema heterogéneo no visible al microscopio, pero
sí al ultramicroscopio
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Sistemas Dispersos:
Casi todos los aderezos de ensaladas están constituidos por dos líquidos insolubles entre sí:
vinagre y aceite. Además contienen especias. Para usar un aderezo hay que agitarlo, de
modo de producir gotitas muy pequeñas. Cuando se deja de agitar, las gotitas de aceite
comienzan a reunirse y aumentan su tamaño hasta formar una capa separada. La adición de
un tercer componente impide esta separación. El resultado es una mezcla estable llamada
emulsión. En la mayonesa (hecha con yema de huevo, aceite, sal y vinagre o jugo de
limón), la yema de huevo contiene una sustancia (Lecitina) que estabiliza las diminutas
gotas de aceite que se dispersan en la fase acuosa. Al preparar una mayonesa, la velocidad
de añadido del aceite a la mezcla de vinagre o jugo de limón y yema de huevo debe ser
menor que la dispersión del aceite en la emulsión.
Dispersiones y Sistemas coloidales:
Se denominan dispersiones o suspensiones a los sistemas heterogéneos en los que una
de las dos fases está fragmentada en pequeñas partículas; ambas se distribuyen en un
medio que puede ser líquido o gaseoso. La primera es la fase dispersa y la segunda la fase
continua o medio dispersante. Si las partículas de la fase dispersa tienen un diámetro
comprendido entre 1 m y 1000 m, esto es entre 10-9 y 10-6 m, se la llama dispersión
coloidal o coloide.
En una dispersión coloidal, las partículas de la fase dispersa son mucho más grandes que
las que forman las soluciones, pero lo suficientemente pequeñas como para no ser
detectadas a simple vista. Muchas clases de sustancias que no se disuelven en agua,
forman suspensiones o coloides, y esto depende del tamaño de las partículas.
Si al dejar reposar la mezcla la fase dispersa se separa, se dice que dicha mezcla es una
suspensión. Muchos de los productos de cosmética se presentan como sistemas
coloidales: emulsiones, geles y aerosoles en envases apropiados. Las partículas coloidales
(o micelas), debido a su tamaño, dispersan la luz provocando el llamado efecto Tyndall.
Para percibirlo, la dirección del haz de luz debe ser perpendicular a la dirección de
observación
Fase dispersa
GAS
Fase
GAS
continua: No
forman
coloides,
solo
soluciones
Fase
continua: Espumas: cremas
LÍQUIDO
de afeitar, crema
batida
Fase continua:
SÓLIDO
Espumas sólidas:
piedra pómez
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LÍQUIDO
Aerosoles líquidos:
niebla,
fijadores
para cabello
Emulsiones:
mayonesa, leche
SÓLIDO
Aerosoles sólidos:
humo de cigarrillo o
del caño de escape
Soles:
dispersión
acuosa de almidón
soluble, leche de
magnesia.
Geles:
jaleas, Soles
sólidos:
gelatinas, manteca ciertos vidrios de
aspecto lechoso
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Sustancia
La materia que constituye los cuerpos de pueden agrupar considerando sus propiedades
intensivas. Así, toda la materia líquida que en condiciones normales de Presión hierve a
100°C y solidifica a 0°C, se denomina agua. Se ha agrupado la materia en sustancias, que
es toda forma de materia cuya composición es definida y constante. Las sustancias se
caracterizan por poseer las mismas propiedades intensivas, también llamadas,
Constantes físicas. Así, poseen el mismo punto de fusión, de ebullición, el mismo peso
específico, etc.
SUSTANCIA es lo que tiene de común la materia con iguales propiedades intensivas.
Clasificación de las sustancias
Las sustancias puras, es decir, las homogéneas, no fraccionables y con propiedades
específicas o intensivas y definidas se clasifican en :
a) Sustancia Simple: es aquella sustancia pura que no se puede descomponer en otras.
Está formada por átomos iguales.
Ej: el Oxígeno, el Calcio, el Bario, el Ozono
b) Sustancia Compuesta: es aquella sustancia pura que se puede descomponer en otras.
Está formada por átomos diferentes.
Ej.: el agua está formada por átomos de H y de O (H2O); el dióxido de carbono por átomos
de C y de O (CO2).
Las sustancias en las que se descompone una sustancia compuesta pueden ser
simples o a su vez compuestas, pero estas sustancias a su vez pueden descomponerse en
otras simples.
Sistemas materiales
Pueden ser
Pueden ser
Sustancias
Pueden ser
Simples
Mezclas
Pueden ser
compuestas
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Ejemplos:
 Reacciones de descomposición térmicas :
Óxido de Mercurio

(Sustancia compuesta)
oxígeno (sustancia simple) +
Mercurio (sustancia simple)
Carbono (sust. Simple)
Anh. Carbónico (sust. Cpta.)
Carbonato de calcio 
oxígeno (sust. Simple)
Oxígeno (sust. Simple)
Óxido de calcio (sust. Cpta.)
Calcio (sust. Simple)
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Ejercitación Propuesta
1) Indicar cuáles son sustancias puras, mezclas y cuáles soluciones:
a- Agua
b- agua + sal
c- agua y tinta
d- aire filtrado y seco
e- leche
f-Hierro (Fe)
g-tinta
h-leche
i-agua de mar
j- oxígeno
2) clasifique los siguientes sistemas en Homogéneo y Heterogéneos:
a-Mezcla de alcohol y agua
b- monedas fabricadas con aleaciones de metales
c- agua y aceite
d- trozos de diferentes metales
e- mezcla de sal en agua
g-limaduras de Hierro (Fe) en agua
h-mezcla de aceite y vinagre
3) de 3 ejemplos de sustancias simples y 3 ejemplos de sustancias compuestas
4) Indique si cada una de las siguientes muestras de materia es una sustancia pura o una
mezcla; y en caso de ser una mezcla, si es Homogénea o Heterogénea:
a-Una astilla de madera
b-Tinta roja
c-Agua desmineralizada
d- Zumo de naranja exprimido
e- Un soplo de aire fresco
f-Un picaporte de latón
g-Sal de ajo
h-Hielo
5) en los siguientes casos indicar cuales son soluciones, sustancias compuestas y cuales
sustancias simples:
a-Agua y alcohol
b-óxido de Magnesio (Mg)
c-agua corriente
d-Mercurio (Hg)
e-Sulfato de Sodio (Na)
f-Cloro (Cl)
g-Manganeso (Mn)
h-Oxido de Zinc (Zn)
i-Cloruro de Potasio (K)
j- ácido Sulfúrico
k-Hidróxido de Calcio (Ca)
l-Cobre (Cu)
m-Oxígeno (O)
7) ¿Qué clase de sistema es?
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a-Una porción de agua azucarada.
b-Si al agua azucarada le seguimos agregando azúcar hasta que la misma permanezca en
el fondo sin disolverse.
c-Un sistema constituido por arandelas de Cobre (Cu) y arandelas de Hierro (Fe)
8) En la lista que sigue identifica cuáles son sustancia puras y cuáles son mezclas:
a- oro
b- acero inoxidable
c- sal de mesa
d-gente en un estadio de fútbol.
e-aire
f-agua
g-alambre de cobre
h-suelo
i-herrumbre
9) De las opciones de la pregunta 1, señala si cada sustancia pura es elemento o
compuesto, o si cada mezcla es homogénea o heterogénea.
10) Clasifica cada material como elemento, compuesto o mezcla:
Aire, Oxígeno, Cloruro de sodio, Vino, Platino, Ácido sulfúrico, Yodo, Petróleo crudo,
pintura, sal, cobre, cerveza, azúcar, plata, leche, hidróxido de sodio
Elemento
Compuesto
Mezcla
11) Indique en los siguientes sistemas, cuáles son homogéneos y cuáles son heterogéneos.
Agua destilada, agua y aceite, tinta china, agua con hielo, agua y arena, sal de mesa, varios
trozos de hielo, agua con sal (diluida).
12) En los sistemas heterogéneos anteriores indique las fases.
13) En el sistema agua-hielo-vapor de agua, indique los componentes y los constituyentes.
14) Indique sistemas heterogéneos formados por:
a- una fase líquida y una sólida
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bcde-
dos sólidas
dos sólidas y una líquida
dos líquidas
dos líquidas y dos sólidas
15)indique, para cada uno de los siguientes ejemplos, el tipo de dispersión coloidal a la que
pertenece:
a- niebla
b- jalea
c- fijador spray para el cabello
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Estados de la materia
La materia puede hallarse en tres estados diferentes que se denominan estados de la
materia y son:
Estado sólido, Estado líquido y Estado gaseoso
Estado sólido
Poseen forma propia
Estado líquido
No tienen forma propia
Estado gaseoso
No tienen forma propia
Las moléculas se hallan Sus moléculas no se Sus moléculas tienen
en un estado de hallan en estado de mucha movilidad y lo
ordenación regular
ordenación regular
hacen en espacios muy
grandes con respecto a
su propio volumen.
Poseen
fuerza
expansiva
El volumen del sólido Se
comprimen
con Son
fácilmente
cambia poco con la dificultad: tampoco son compresible
presión: los sólidos no compresibles
son compresibles
Entre sus moléculas
predominan la fuerza
de atracción (Fzas. de
Van der Waals)
Las fuerzas de atracción
y repulsión entre sus
moléculas
están
equilibradas
Predominan entre sus
moléculas las fuerzas
de
repulsión.
Las
fuerzas atractivas de
Van der Waals son
despreciables.
Cambios de estado
Cuando se calienta un trozo de plomo (Pb), al alcanzar cierta temperatura pasa del estado
sólido al estado líquido: se funde por acción del calor. Las moléculas del sólido con el
aumento de temperatura se agitan en forma creciente hasta que deslizándose unas sobre
otras hacen que el sólido cambien de estado.
El agua es una sustancia que puede estar en el estado líquido, sólido o gaseoso. Para
explicar esta curiosa propiedad debemos admitir que en cada uno de esos tres estados las
moléculas están dispuestas en forma diferente.
Los cambios de estado que pueden producirse en la materia son:
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ESTADO SÓLIDO
ESTADO LÍQUIDO
ESTADO GASEOSO
Fusión
Sólido
líquido
Solidificación
Vaporización
Líquido
vapor
condensación
volatilización
Sólido
vapor
Sublimación
Vaporización
Líquido
gas
licuefacción
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Fusión
Calentando un trozo de parafina, al alcanzar este determinada temperatura comienza a
fundir. Si se introduce un termómetro en la masa se observa que esa temperatura es de
54°C. Si se sigue dando calor, la temperatura quedará en 54°C mientras quede parafina sin
fundir. Cuando toda la masa de parafina termine de fundir solo entonces se podrá comprobar
que la temperatura aumenta.
Esta observación verificada en muchos ensayos nos permite enunciar una de las Leyes de la
Fusión:
Mientras dura la fusión de una sustancia pura, la temperatura permanece constante.
Así como comprobamos que la parafina funde a 54°C, podemos verificar que el hielo funde a
0°C, que el estaño funde a 232°C y el plomo lo hace a 327°C. Estas observaciones nos
permiten enunciar otra ley de la fusión:
Cada sustancia pura tiene una temperatura de fusión que le es propia denominada
punto de fusión.
La presión modifica la temperatura de fusión de las sustancias. El aumento de presión
favorece la fusión del hielo; éste a presión normal funde a la temperatura de 0°C, pero
cuando la presión aumenta funde por debajo de 0°C, vuelve a solidificar. Este fenómeno se
denomina rehielo.
El hielo fundirá a diferentes temperaturas según se vaya modificando la presión. Sobre la
base de estas experiencias se puede expresar:
La temperatura de fusión depende de la presión exterior.
Solidificación
Es el pasaje de estado líquido al estado sólido
El agua congela a la temperatura de 0°C si la presión exterior es la normal. El hielo funde, en
iguales condiciones, a la temperatura de 0°C. Esto nos indica que 0°C es la temperatura de
equilibrio para el sistema hielo – agua.
Si al sistema se le da calor el hielo fundirá. Si en cambio se le quita calor, el agua
solidificará.
Vaporización
Es el pasaje del estado líquido al estado de vapor o de gas.
La vaporización según como se verifique se denomina evaporación o ebullición
Evaporación: es el pasaje del estado líquido al de vapor efectuado en la superficie del
líquido.
Ebullición: es el pasaje del estado líquido al de vapor efectuado en la superficie y en toda la
masa líquida.
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Evaporación
La rapidez con que se efectúa la evaporación depende de varios factores:
1. la naturaleza del líquido:
Los líquidos volátiles como el Sulfuro de Carbono (CS2), éter, y el cloroformo se
evaporan rápidamente. Otros como la glicerina y el mercurio lo hacen con lentitud y se
denominan no volátiles.
2. la superficie expuesta:
Cuanto mayor es la superficie del líquido que se evapora mayor es la velocidad con que
el fenómeno se realiza. Por eso para que la ropa húmeda se seque rápidamente debe
ser extendida.
3. la presión:
la velocidad de evaporación es inversamente proporcional a la presión exterior. Es
directamente proporcional a al diferencia entre la presión de vapor del líquido y la presión
del vapor de la atmósfera. Por este motivo la ropa húmeda tarda en secar los días de
mucha humedad, pues la presión del vapor de agua que tiene el aire y la del líquido son
aproximadamente iguales y su diferencia, nula.
La velocidad de la evaporación depende de otros factores, como la circulación del aire.
Así las telas mojadas se secan más rápidamente en una corriente de aire. Debemos
añadir que la evaporación se produce a cualquier temperatura mientras que la ebullición
requiere temperaturas determinadas.
Podemos concluir con lo siguiente:
 Cada líquido tiene una temperatura de ebullición que le es propia.
 Mientras dura la ebullición de un líquido la temperatura de sus vapores permanece
constante.
 La ebullición de un líquido se produce cuando la presión de sus vapores se equilibra
con la presión exterior
Según el tercer ítem, cuando la presión que soporta el líquido aumenta, la ebullición se
retarda y cuando la presión exterior disminuye, el líquido ebulle a menor temperatura. Por
esta razón el agua de los radiadores de los automóviles en la altas cumbres hierve a menos
de 100°C , pues la presión exterior es menor que la presión normal; por el contrario en una
“olla a presión” la temperatura del agua sobrepasa en mucho a los 100°C sin que se
produzca la ebullición pues los vapores, como no pueden escapar, aumentan la presión
retardando la ebullición.
Licuación
Es el pasaje del estado gaseoso de una sustancia, a temperatura ambiente, por compresión
al estado líquido. Licuan el oxígeno, el hidrógeno, el dióxido de carbono, etc.
Condensación
El término condensación se utiliza cuando una sustancia a temperatura ambiente es líquida
y por algún motivo se encuentra en estado de vapor, entonces al enfriarse, decimos que
condensa. Ejemplo: el agua del aire que condensa sobre los vidrios fríos en invierno o el
vapor de agua que condensa sobre los azulejos.
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Condensan el vapor de agua, el de cloroformo, el de éter, etc. Se debe establecer la
diferencia entre vapores y gases. Los vapores, como el del agua, por compresión o por
enfriamiento se condensan, es decir pasan al estado líquido.
Los gases, como el dióxido de Carbono (CO2), para pasar al estado líquido, primero deben
ser enfriados hasta cierta temperatura y luego, comprimidos. El dióxido de Carbono (CO2)
debe enfriarse por debajo de 31,5°C y luego por compresión se consigue licuar. Si la
temperatura de ese gas es mayor de 31,5°C ninguna presión logra convertirlo en líquido.
A esa temperatura por encima de la cual no es posible licuar a un gas se llama Temperatura
Crítica. Los vapores para ser condensados no requieren enfriamiento previo, por lo tanto
podemos considerarlos gases que se hallan por debajo de la temperatura crítica.
Recordar: para que un vapor condense basta enfriarlo o comprimirlo.
Para que un gas se licúe primero debe ser enfriado por debajo de la temperatura crítica y
luego comprimirlo.
Sublimación y volatilización
Sublimación: es el pasaje del estado de vapor al estado sólido sin pasar por el estado
líquido.
Volatilización: es el pasaje del estado sólido al de vapor sin pasar por el estado líquido.
La volatilización se puede observar en el dióxido de carbono (CO 2) sólido conocido con el
nombre de “hielo seco “. También se volatiliza la naftalina y, a baja presión, el Iodo (I). El
término volatilización también se emplea para indicar el pasaje de líquido a vapor de algunos
líquidos que evaporan con facilidad y que, ya dijimos se denominan volátiles.
Cuando un sólido se volatiliza, su vapor puede sublimar. Así los vapores de naftalina, si se
reciben en una pared fría, pasan al estado sólido.
Ejercitación Propuesta
1) Determinar en qué estado se encuentran el agua, el aire, y la arena, a la presión y
temperatura ambiente
2) Identificar el estado que está representado en cada recipiente cada uno de los materiales
del ejercicio 1
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3) Completar los siguientes esquemas que representan cambios de estado de la materia a
nivel submicroscópico, tal como se indica en el primero para la fusión.
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4) El dióxido de Carbono (CO2) sólido, a presión y temperatura ambiente, pasa directamente
de sólido a gas sin pasar por el estado líquido, por eso se llama “hielo seco”
CO2 (s)   CO2 (g)
Indicar cómo se llama ese cambio de estado
5) El punto de fusión de una sustancia es (- 97°C) y su temperatura de ebullición es 55°C.
Determinar en qué estado se encuentra la sustancia.
a- a temperatura ambiente
b- a (-56°C)
c- a (-100°C)
d- a 100°C
6) Menciona cuatro sustancias diferentes en cada uno de los tres estados de la materia.
7) En términos de las propiedades de las partículas fundamentales de una sustancia,
explica:
a- ¿por qué un sólido tiene forma definida, pero un líquido no?
b- ¿por qué un líquido tiene volumen definido y un líquido no?
c- ¿por qué gas puede comprimirse con facilidad, pero un sólido no puede comprimirse de
manera apreciable?
8) Nombre los siguientes cambios de estado:
A: sólido a líquido, B: líquido a gaseoso, C: sólido a gaseoso
9)señale las diferencias entre evaporación y ebullición
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MAPA CONCEPTUAL
Emplea el siguiente mapa para estudiar los temas que siguen
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Métodos de separación de fases
Tanto en el laboratorio como en la industria se utilizan diferentes métodos para separar las
fases de un sistema Heterogéneo. Por ejemplo, los metales se obtienen a partir de los
minerales que son extraídos de los yacimientos que los contienen.
La mina es la parte de un yacimiento en explotación. De la mina se extraen, conjuntamente,
el mineral útil y los materiales sin valor comercial. Estos últimos constituyen la ganga, que
debe ser separada.
Algunos metales se obtienen con solo ser separados de la ganga: es el caso del Oro (Au).
En la Argentina existe este tipo de oro en la sierra de Famatina, provincia de La Rioja. Y
también en Catamarca. Los arenales que contienen oro se llaman arenales auríferos. En
latín el nombre del oro es aurum, del que deriva la palabra aurífero. El símbolo del Oro es
Au. Para separar oro de la arena y otros minerales que lo acompañan (ganga) se emplea la
LEVIGACION (del latín laevigare, pulverizar). Este es un método mecánico que consiste en
hacer pasar un líquido por la mezcla de los sólidos, de manera que arrastre consigo a uno
solo de ellos y lo separe. Generalmente el líquido que se usa es agua. Como el oro tiene
mayor densidad que la ganga y ninguno de ellos es soluble en el agua, es posible hacer la
separación por medio de la levigación. El oro queda en el fondo mientras que la ganga es
arrastrada. Este método se usa en los casos en que los trozos sólidos, además de presentar
diferencias en la densidad, tienen partículas de tamaños parecidos.
Si se quiere separar sólidos de diferentes tamaños, se puede hacer una TAMIZACIÓN.
Se puede separar un sólido en polvo de un líquido haciendo una FILTRACIÓN, que consiste
en separar los materiales sólidos, precipitados o en suspensión, mediante una malla fina
(tejido de tela o papel).
La fase dispersa de un coloide no puede ser separada por filtración, pero sí por
COAGULACIÓN, por agregado de sales. Por ejemplo, cuando las partículas coloidales
(micelas) del agua de un río entran en contacto con el agua salada del mar, se agrupan
(coagulan) y forman el sedimento.
Si la mezcla de dos líquidos no es homogénea, se dice que los líquidos son inmiscibles. Es
posible separarlos por DECANTACIÓN, dejando reposar la mezcla y usando una ampolla o
embudo con llave de dos vías. Al abrir la llave pasa el líquido de la fase inferior. Cuando se
llega al nivel del otro líquido, se cierra la llave, con lo que se logra separar las fases del
sistema inicial.
La levigación, la filtración y la decantación son métodos de separación de fases.
El aire, la tintura de Iodo y el latón tienen algo en común: son soluciones, mezclas
homogéneas de dos o más sustancias. El aire es una solución de gases y el latón una
solución de Zinc (Zn) en Cobre (Cu). Por otra parte, la tintura de Iodo (I) es una solución de
Iodo en alcohol. Como se mencionó, muy pocos de los materiales que se encuentran en la
vida diaria son sustancias puras; la mayoría de ellos son mezclas. Muchas de las mezclas
de dos o más sustancias son Homogéneas: se trata de las soluciones (también
disoluciones). Al componente que está presente en mayor proporción suele llamárselo
solvente o disolvente, y a los demás componentes, solutos. Las soluciones más comunes
en la vida diaria son las soluciones acuosas, es decir, aquellas en las que el agua es uno
de sus componentes. En el medio acuoso tienen lugar las reacciones del cuerpo humano y
de otros organismos vivos.
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Separación de los componentes de una solución
En la cocina se hacen muchas cosas, entre ellas calentar agua en una pava, para preparar
un té, un mate cocido o un café. Si se usa un recipiente transparente, se puede observar su
contenido mientras se produce el calentamiento. Sobre la pared interior del recipiente, al
comenzar a calentar, se forman algunas burbujas que suben y se van escapando. Es el aire
que estaba disuelto en el agua; si el calentamiento continúa, llega un momento en que se
forman burbujas en cualquier zona del líquido. Cuando el líquido está en ebullición se dice
que hierve. Estas burbujas no son de aire, sino que están formadas por agua en estado
gaseoso. En este estado sale el agua por el pico de la pava, pero ni bien pasa al medio
exterior se enfría y condensa, dando origen a pequeñas gotitas de agua líquida que se
dispersan en el aire (se produjo un doble cambio de estado: Vaporización y condensación).
Los componentes de una solución pueden ser separados mediante métodos de
fraccionamiento, que se basan en procesos físicos, es decir, cambios que no alteran las
sustancias que componen la solución. Son ejemplos la destilación y la cromatografía. La
destilación es uno de los métodos más empleados en la industria química, petroquímica,
alimentaria, farmacéutica y perfumera, para la separación de los componentes de una
mezcla líquida.
La figura anterior representa un dispositivo de laboratorio para realizar una destilación
simple. El líquido para destilar se coloca en un balón, recipiente con fondo esférico que
permite una mejor distribución del calor. El agua fría entra por la parte inferior de la camisa
del refrigerante, asciende por ella y sale tibia por la parte superior; de esta forma, los
vapores calientes que salen del balón se van encontrando con zonas cada vez más frías y
se condensan en el último tramo del refrigerante. El líquido destilado es recogido en un
recipiente adecuado.
El petróleo crudo es una mezcla de centenares de hidrocarburos diferentes. Para su mejor
aprovechamiento, a partir de él se separan fracciones en las refinerías, que se llevan a cabo
en las torres de fraccionamiento y el proceso es la destilación fraccionada. Estas torres
están constituidas por cilindros de acero de hasta 40 mts de altura que tienen en su interior
una serie de bandejas perforadas, montadas una encima de otra. La temperatura en la base
de la torre es elevada y va disminuyendo en forma gradual y uniforme a medida que se
asciende. La destilación fraccionada no altera la estructura molecular de los hidrocarburos,
es un método físico con el que se produce la separación de componentes. Las fracciones
que se extraen de una torre de destilación son, fundamentalmente: gas de refinería, nafta,
querosén, gasoil y un residuo, el asfalto.
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Se calienta el petróleo en un horno a 400º C y se lo introduce en la parte inferior de la
columna. Los vapores provenientes del petróleo caliente se elevan por la torre y van
tomando contacto con los diferentes platos. Cuando un hidrocarburo toma contacto con un
plato cuya temperatura es inferior a su punto de ebullición, condensa. De esta manera, los
hidrocarburos más volátiles ( de menor punto de ebullición) burbujean a través del líquido
que se acumula en los platos de los diferentes niveles y llegan a la parte superior, donde se
condensan. Mientras tanto, los componentes menos volátiles (de mayor punto de ebullición)
pasan ala estado líquido cerca de la base de la columna, lo cual da origen a fracciones más
viscosas.
Cristalización: se emplea este método para separar sólidos que cristalizan de la solución
en la que se hallan disueltos.
Por ejemplo: sal de agua; Azufre (S) disuelto en Sulfuro de Carbono ( C S2 ). si una solución
de Azufre (S) en sulfuro de Carbono se coloca en una cápsula de porcelana y se deja el
sistema en reposo, luego de unas horas se observan cristales octaédricos de Azufre.
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Ejercitación Propuesta:
1)Indicar cuáles de los siguientes sistemas se pueden separar o no:
a- Salmuera
b- agua pura
c- agua de mar
d-alcohol
e-petróleo
2)de la siguiente lista: destilación – emulsión – niebla – filtración
Seleccione:
a- El nombre de una mezcla del tipo aceite – agua
b- Un ejemplo de un sistema heterogéneo
c- Un método que permita separar los componentes de una solución
3)para cada una de las siguientes afirmaciones, indiquen si es correcto o no y por qué:
a- el petróleo es un Hidrocarburo
b-la filtración es un método de fraccionamiento
c-el volumen es una propiedad extensiva
4)qué método emplearía para realizar las siguientes separaciones?
a-limaduras de Hierro (Fe) y virutas de madera
b-vidrio molido y sacarosa (azúcar)
c-agua pura a partir de una mezcla de hielo y sal
d-escamas de Oro (Au) y agua
e-agua y arena
5)por medio de esquemas explique:
a-tamización
b-decantación
c-filtración
d-destilación
6)indicar la técnica de separación utilizada y la propiedad física en la que se basa la
separación de los sistemas:
a-agua salada
b-alcohol y agua
c-Hierro (Fe) y Azufre (S)
d-agua y aceite
e-almidón y sal
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TEMA 2:
Estructura Atómica
Las primeras ideas
Las sustancias puras se clasifican como elementos o compuestos. Pero ¿a qué se debe que
una sustancia tenga propiedades únicas o exclusivas?¿Cuán pequeño debe ser un grano de
sal para seguir siendo salado?. Las sustancias se encuentran en su forma identificable más
simple a nivel atómico, iónico o molecular. Si las seguimos dividiendo, sus propiedades
características se pierden.
¿Qué partículas hay dentro de un átomo o ión? ¿Cómo son estas partículas diminutas? ¿En
qué difieren? ¿Hasta dónde podemos seguir dividiéndolas?. Los alquimistas iniciaron la
búsqueda, los primeros químicos establecieron las bases, y los químicos modernos
continúan construyendo y desarrollando los modelos del átomo.
Los antiguos filósofos griegos postularon los primeros modelos atómicos, entre ellas que
todas las formas de materia podían dividirse hasta obtener partículas muy pequeñas,
indivisibles, a las que llamó átomos, término derivado de la palabra griega átomon, que
significa indivisible. Sostenían que los átomos estaban en movimiento constante y que se
combinaban entre sí de distintas maneras.
Modelo atómico de Dalton
Más de 2000 años después de los griegos, el maestro inglés John Dalton (1766-1844)
revivió el concepto de los átomos y propuso un modelo atómico con base en hechos y
pruebas experimentales. La esencia del modelo atómico de Dalton puede resumirse así:
1. los elementos se componen de partículas diminutas e indivisibles, llamadas átomos.
2. los átomos del mismo elemento tienen masa y tamaño semejantes.
3. átomos de elementos distintos tienen masa y tamaño diferentes.
4. los compuestos químicos se forman por la unión de dos o más átomos de elementos
distintos.
5. los átomos se combinan para formar compuestos, en proporciones numéricas sencillas,
como uno a uno, dos a dos, dos a tres, etc.
6. los átomos de dos elementos pueden combinarse en diferentes proporciones para formar
más de un compuesto.
Las principales premisas de su modelo continúan siendo válidas, pero deben modificarse
algunos de sus enunciados, porque investigaciones posteriores han demostrado que:
1. los átomos se componen de partículas subatómicas;
2. no todos los átomos de un elemento específico tienen la misma masa, y
3. en ciertas condiciones, los átomos se pueden descomponer.
De lo expuesto anteriormente, podemos definir:
Átomo: es la menor porción de materia capaz de combinarse.
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Molécula: es la menor porción de sustancia que puede existir en estado libre conservando
todas las propiedades de esa sustancia.
De acuerdo a estos conceptos podemos postular:






Cada sustancia está formada por moléculas.
Esta molécula puede estar formada por uno o por varios átomos.
Las moléculas de las sustancias simples están formadas por uno o por varios átomos
iguales.
Las moléculas de las sustancias compuestas están formadas, por lo menos, por dos
clases diferentes de átomos.
Las sustancias simples cuya molécula está formada por un solo átomo constituyen
moléculas monoatómicas, como la molécula de los gases nobles y de muchos
metales al estado de vapor. Ej.: Helio (He), Neón (Ne), Sodio (Na).
Las sustancias simples cuya molécula está formada por varios átomos iguales
constituyen moléculas poliatómicas. Ej.: hidrógeno (H2), nitrógeno (N2).
Al número de átomos que forman la molécula de una sustancia simple, la llamamos
atomicidad.
Sustancia simple
Neón, Helio, Sodio, Potasio
Atomicidad
monoatómicas
Notación
Ne – He – Na - K
Hidrógeno, Nitrógeno,
Oxígeno, Cloro
biatómicas
H2 - N2 – O2 – Cl2
Ozono
Fósforo, Arsénico
Azufre
triatómica
tetratómicas
octatómica
O3
P4, As4
S8
El número de átomos que constituye la molécula de una sustancia simple se escribe como
subíndice. En las moléculas de las sustancias compuestas, por extensión, se aplican los
términos biatómicas, triatómicas, etc., según su molécula posea 2,3 etc., átomos.
Ejemplos:
Molécula de H2O : triatómica
Molécula de H2SO4 : heptatómica
Molécula de HCl : biatómica
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Partículas Subatómicas
El concepto del átomo – una partícula tan pequeña que aún no ha podido verse ni con el
microscopio más poderos – y la determinación de su estructura constituyen uno de los logros
más grandes de la creatividad del intelecto humano.
Cuando nos referimos al átomo de un elemento, aislamos un solo átomo de la multitud a fin
de presentar al elemento en su forma más simple. ¿Qué es esa partícula diminuta a la que
llamamos átomo? El diámetro de un solo átomo varía de 0.1 a 0.5 nanómetros
( 1nm
= 1x 10 -9 m ); el hidrógeno, el más pequeño de los átomos tiene un diámetro aproximado de
0.1 nm. Así de pequeños como son los átomos, contienen partículas aún más pequeñas, las
partículas subatómicas, tales como electrones, protones y neutrones.
El electrón (e-) es una partícula con carga con carga eléctrica negativa y una masa de 9.110
x 10-28 grs. Esta masa es 1/1837 de la masa de un átomo de hidrógeno y corresponde a
0.0005486 unidades de masa atómica (uma). Una unidad de masa atómica tiene una masa
de 1.6606 x 10-24 grs. En la práctica a la carga eléctrica del electrón se le asigna un valor
relativo de (- 1).
El protón (p) es una partícula cuya masa relativa es de 1 uma y su masa real es de
1.673x10-24 grs. Su carga relativa es (+ 1), y es igual en magnitud, pero de signo contrario,
que la del electrón. La masa de un protón es sólo un poco menor que la de un átomo de
hidrógeno.
En el modelo atómico de Thomson se postuló que los átomos contenían tanto partículas
con carga negativa como carga positiva, por lo que son eléctricamente neutros. Un átomo
neutro puede convertirse en ión por ganancia o pérdida de electrones.
La existencia de iones positivos se explicó asumiendo que el átomo neutro perdía
electrones. Un átomo con una carga neta de (+1) (por ejemplo Na +) ha perdido un electrón.
Un átomo con una carga neta de + 3 (por ejemplo Al+3) ha perdido tres electrones. En
cambio la existencia de los iones negativos se explicó suponiendo que pueden agregarse
electrones adicionales a los átomos. Una carga neta de (-2) 8por ejemplo O-2 o S-2) se
produce por adición de dos electrones.
El neutrón (n) es la tercera partícula subatómica, no tiene carga positiva ni negativa y su
masa relativa aproximada es 1 uma. Su masa real (1.675x10 -24 grs.) es sólo un poco mayor
que la de un protón
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Carga eléctrica y masa relativa de electrones, protones y neutrones
Partícula
Símbolo
Electrón
Protón
Neutrón
eP
N
Carga
eléctrica
relativa
-1
+1
0
Masa
relativa
(uma)
1/1837
1
1
Masa real
(g)
9.110x10-28
1.673x10-24
1.675x10-24
Casi todas las propiedades químicas ordinarias de la materia pueden explicarse en términos
de que los átomos están constituidos por electrones, protones y neutrones
Distribución general de las partículas subatómicas
Mediante experimentos, se ideó un modelo atómico y la ubicación de sus partículas
subatómicas en el cual cada átomo está formado por un núcleo rodeado por electrones. El
núcleo contiene protones y neutrones, pero no electrones. En un átomo neutro, la carga
positiva del núcleo (debido a sus protones) queda compensada por la carga negativa de los
electrones. Como la carga de un electrón es igual pero de signo contrario a la de un protón,
un átomo neutro debe contener exactamente el mismo número de electrones y protones.
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Número atómico y número másico
Se llama número atómico Z al número de protones o de electrones que tiene un átomo.
Número másico A es el número que resulta de sumar los protones más los neutrones del
número atómico Z.
A = Z + N
A = número másico
Z = número atómico
N = número de neutrones
El número másico A es un número entero y tiene un valor igual o muy aproximado al del
peso atómico de cada elemento
En los siguientes esquemas (notación isotópica) observamos que a la izquierda del símbolo,
en la parte superior, se escribe el número másico que es muy próximo al peso atómico y en
la inferior el número atómico
16
O oxígeno
8
23
11
Na sodio
16: número másico A
8: número atómico Z
23: número másico A
11: número atómico Z
No necesitas memorizar el número atómico, es muy común encontrarlos en la tabla
periódica
Isótopos de los elementos
Todos los átomos de un elemento dado tienen la misma cantidad de protones. Las pruebas
han demostrado que, en la mayor parte de los casos, la masa de todos los átomos de un
elemento dado no era idéntica. Esto se debe a que átomos de un mismo elemento pueden
tener cantidades distintas de neutrones en sus núcleos.
Los átomos de un elemento que tienen el mismo número atómico pero distinta masa atómica
se llaman isótopos del elemento. Los átomos de varios isótopos de un elemento tienen, en
consecuencia, la misma cantidad de protones y electrones, pero cantidades distintas de
neutrones.
Se conocen tres isótopos del Hidrógeno (número atómico: 1). Cada uno tiene un protón en el
núcleo y un electrón.
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Isótopos del Hidrógeno
Número de
neutrones
Número de masa
Protio
-----
Deuterio
1
Tritio
2
1
2
3
Los
tres
isótopos
del
hidrógeno
se pueden
representar
:
1
1
H, 2 H, 3 H
1
1
Casi todos los elementos se encuentran en la naturaleza como mezclas de isótopos. Sin
embargo, no todos los isótopos son estables; algunos son radiactivos y están en continua
descomposición para formar otros elementos
Isóbaros
Son átomos que tienen el mismo número másico y distinto número atómico. Por lo tanto,
pertenecen a distintos elementos (por tener distinto número atómico). Ejemplo:
14
6
CENT 35
14
N
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C
7
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Iones
Los iones son partículas con carga eléctrica. Es decir que el número de protones no es igual
al número de electrones. Esto puede deberse a una pérdida o ganancia de electrones. Si un
átomo pierde electrones, se transforma en ion positivo llamado catión, y queda con
tantas cargas positivas como electrones haya perdido. Si un átomo gana electrones, se
transforma en ión negativo llamado anión, y queda con tantas cargas negativas como
electrones haya ganado.
Veamos algunos ejemplos:
Na+ + 1e-
Na
El átomo de Na es neutro y cuando pierde un electrón se transforma en catión Na+.
Cl-
Cl + 1 e-
En este caso el átomo de cloro neutro gana un electrón y se transforma en anión cloruro.
Recordá que siempre son los electrones los que se ganan o pierden y no los protones.
La modificación en el número de protones en un átomo significa la transformación de un
elemento en otro. Esto ocurre durante las reacciones nucleares, en las estrellas, en los
reactores nucleares o durante una explosión atómica.
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Ejercitación Propuesta
Para todos los ejercicios, emplear la Tabla periódica
1) Completar el siguiente cuadro para las siguientes especies, e identificar la presencia de
isótopos.
Símbolo
13
C
Z
A
N° de
protones
N° de
electrones
N° de
neutrones
6
13
6
6
7
6
5
6
20
20
11
23
14
24
6
12
31
15
2)Tres átomos tienen los siguientes valores de A y N (neutrones)
a- A1= 16
N1 = 8
b- A2 = 17
N2 = 9
c- A3 = 18
N3 = 10
¿son Isótopos entre sí?
3)Calcula el número de protones, electrones y neutrones de los siguientes átomos e indica
cuáles de ellos son isótopos:
a-A= 23
b-A=4
c-A=37
d-A=35
Z= 11
Z=2
Z= 17
Z= 17
4)Observa el cuadro y responde:
a-AyB ¿son isótopos del mismo elemento?
b- Ay D ¿ son isótopos del mismo elemento?
c-¿cuál es el número másico de A y B?
d-¿cuál es le número atómico de C y D?
Número
de
protones
Número
de
neutrones
Número
de
electrones
Átomo A
10
Átomo B
11
Átomo C
11
Átomo D
10
11
10
11
10
10
11
11
10
5)un átomo tiene 6 protones y 4 neutrones:
a-¿Cuál es su número atómico?
b-¿Cuál es su número másico?
c-¿Cuántos electrones tiene?
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6) se tiene los siguientes átomos. Indicar el número de protones, electrones y neutrones
cada uno de ellos.
23
a-
Na
b-
1
11
c-
1
H
1
H
d-
40
2
Ca
20
7)nombrar las subpartículas de las que está compuesto un átomo
8)A que se llama número atómico y número másico
9) completar el siguiente cuadro:
Elemento
símbolo
Z
A
Nº de
Nº de
Nº de
protones electrones neutrones
54
9
28
131
F
24
Circonio
91
In
49
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TEMA 3:
Tabla Periódica
Elementos
Todas las palabras que contiene un diccionario de español se forman, con un alfabeto de
sólo 28 letras. Todas las sustancias que se conocen en la Tierra – y probablemente en todo
el universo- están formadas por una especie de “alfabeto químico”, que se compone
aproximadamente de 100 elementos conocidos. Un elemento es una sustancia fundamental
o elemental que no se puede descomponer por medios químicos en sustancias más
sencillas. Los elementos son los componentes fundamentales de todas las sustancias; se
numeran en orden de complejidad creciente, empezando por el Hidrógeno, el número 1. De
los primeros 92 elementos, sabemos que 88 se encuentran en la naturaleza. Los otros
cuatro – Tecnecio (43), Prometio (61), Astatino (85) y Francia (87) – o no existen en la
naturaleza o tienen sólo una existencia transitoria durante el decaimiento radioactivo. Salvo
el elemento número 94, el Plutonio, no se conoce la existencia en la naturaleza de los
elementos más allá del número 92, sino que se han sintetizado, de ordinario en cantidades
muy pequeñas, en laboratorios. Los elementos 110, 111 se sintetizaron en 1994.
Casi todas las sustancias se pueden descomponer, al menos, en dos sustancias más
sencillas. El agua se puede descomponer en hidrógeno y oxígeno; el azúcar, en carbono,
hidrógeno y oxígeno; la sal de mesa, con facilidad en sodio y cloro. Sin embargo, un
elemento no se puede descomponer en sustancias más simples mediante cambios químicos
ordinarios.
Distribución de los elementos
Los elementos están distribuidos de manera muy irregular en la naturaleza. A la temperatura
ambiente normal, dos elementos, bromo (Br) y mercurio (Hg), son líquidos. Once elementos:
H, N, O, F, Cl, He, Ar, Ne, Xe, Kr, Rn son gases. Todos los demás elementos son sólidos.
Diez elementos forman aproximadamente 99% de la masa de la corteza terrestre, agua de
mar y la atmósfera. El oxígeno, el más abundante, constituye alrededor de 50% de esa
masa. En la fig siguiente se presenta la distribución de los elementos, incluye la corteza
terrestre, océanos, agua dulce y la atmósfera, pero no incluye al manto ni al centro de la
Tierra, los cuales se cree están formados por los metales hierro y níquel.
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Nombres de los elementos
Los nombres de los elementos provienen de varias fuentes. Muchos se derivan de palabras
griegas, latinas o alemanas que describen alguna propiedad de los elementos. Por ejemplo,
yodo se tomó de la palabra griega iodes, que significa color violeta, y en realidad los vapores
de yodo son de ese color. Algunos elementos reciben su nombre por la localidad en la que
se descubrieron; ejemplo el germanio, descubierto en 1886. Otros han recibido su nombre
en honor a científicos famosos, como el einstenio y el curio, en honor a Einstein y a Marie
Curie.
Símbolos de los elementos:
Los elementos tienen una abreviatura; que se denominan símbolos de los elementos.
Catorce elementos tienen una sola letra como símbolo; los demás tienen dos letras. Un
símbolo representa al propio elemento, a un átomo de ese átomo de ese elemento, y (como
veremos más adelante) a una cantidad específica del elemento.
La simbología de los elementos se rige por las reglas siguientes:
a- los elementos pueden tener una o dos letras.
b- si se usa una letra, se escribe con mayúscula.
c- si el símbolo tiene dos letras, sólo la primera se escribe con mayúscula.
Ejemplos:
Yodo, I
Bario, Ba
Los símbolos y nombres de todos los elementos aparecen en la tabla periódica. En la
siguiente tabla aparecen los símbolos que más se usan. Examina con atención esta tabla y
advertirás que casi todos los símbolos comienzan con la misma letra del nombre del
elemento que representan. También hay símbolos que parecen no tener conexión con el
nombre del elemento que representan, éstos símbolos se han tomado del nombre original (
por lo común en latín) de los elementos.
Símbolos de los elementos más comunes
Elemento
Aluminio
Antimonio
Argón
Arsénico
Azufre
Bario
Bismuto
Boro
Bromo
Cadmio
Calcio
Carbono
Cloro
Cromo
Cobalto
Cobre
Símbolo
Al
Sb
Ar
As
S
Ba
Bi
B
Br
Cd
Ca
C
Cl
Cr
Co
Cu
Elemento
Estaño
Estroncio
Flúor
Helio
Hidrógeno
Hierro
Litio
Magnesio
Manganeso
Mercurio
Neón
Níquel
Nitrógeno
Oro
Oxígeno
Paladio
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Símbolo
Sn
Sn
F
He
H
Fe
Li
Mg
Mn
Hg
Ne
Ni
N
Au
O
Pd
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Elemento
Fósforo
Plata
Platino
Plomo
Plutonio
Potasio
Radio
Silicio
Sodio
Titanio
Tungsteno
Uranio
Xenón
Yodo
Zinc
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Símbolo
P
Ag
Pt
Pb
Pu
K
Ra
Si
Na
Ti
W
U
Xe
I
Zn
Debemos tener especial cuidado al escribir los símbolos. Sólo la primera letra es en
mayúscula y, si es necesario, se utiliza la segunda letra en minúscula. Esto es importante.
Por ejemplo, se considera a Co, símbolo del cobalto; si se escribe CO (ambas letras con
mayúsculas) estaría escribiendo el símbolo de dos elementos, carbono y oxígeno ( la
fórmula del monóxido de carbono), no el símbolo del cobalto. También hay que escribir las
letras con claridad, de otro modo Co (cobalto) se podría confundir con Ca (calcio).Conocer
los símbolos es indispensable para escribir fórmulas y ecuaciones químicas, y las
necesitarás para entender éste cuadernillo y los futuros cursos de química.
Metales, No Metales y Metaloides
Los elementos se clasifican en Metales, No Metales y Metaloides. Casi todos los elementos
son metales. Los conocemos por su amplio uso en herramientas, materiales de
construcción, automóviles, etc. Sin embargo, los No Metales son de igual utilidad en nuestra
vida diaria, como componentes principales de ropa, alimentos, combustibles, vidrio, plásticos
y madera. Los metaloides se usan con frecuencia en la industria electrónica.
Características de los Metales:
a- Son sólidos a temperatura ambiente (el mercurio es una excepción).
b- Tienen lustre.
c- Son buenos conductores del calor y la electricidad,
d- Son maleables (se pueden laminar o martillar para formar láminas)
e- Son dúctiles (se pueden estirar para formar alambres)
f- La mayoría de los metales tiene un punto de fusión elevado y alta densidad.
g-Los metales tienen poca tendencia a combinarse entre sí para formar compuestos. Sin
embargo, muchos metales se combinan con facilidad con los No Metales, para formar
compuestos iónicos (cloruros, óxidos y sulfuros metálicos).
En la naturaleza, los minerales están constituidos por los metales más reactivos combinados
con otros elementos. Los metales suelen mezclarse entre sí para formar mezclas
homogéneas sólidas, llamadas aleaciones. Algunos ejemplos son el bronce, latón, acero y
metales de acuñar.
Características de los No Metales:
a- No son lustrosos.
b- Sus puntos de fusión y densidades son relativamente bajos.
c- Son malos conductores del calor y la electricidad.
d- El Carbono, Fósforo, Azufre, Selenio y Iodo son sólidos; el Bromo es líquido; el resto de
los No metales son gases.
e- Los No Metales comunes que se encuentran sin combinar en la naturaleza son carbono
(grafito, y diamante), Nitrógeno, Oxígeno, Azufre, y los gases Nobles (Helio, Neón , Argón,
Kriptón, Xenón y Radón). Los No Metales se combinan entre sí para formar compuestos
moleculares como el dióxido de Carbono (CO2), metano (CH4), butano (C4 H10) y dióxido de
Azufre (SO2). El Flúor, el más reactivo de los No Metales, se combina con mucha facilidad
con casi todos los demás elementos.
Algunos elementos (Boro, Silicio, Germanio, Arsénico, Antimonio, Telurio y Polonio) se
clasifican como Metaloides y tienen propiedades intermedias entre las de los metales y las
de los no metales. La posición intermedia de estos elementos se muestran el siguiente
figura. Ciertos metaloides – Boro, Silicio, y Germanio – son las materias primas de
dispositivos semiconductores que hacen posible nuestra moderna industria electrónica.
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Compuestos
Un compuesto es una sustancia que contiene dos o más elementos combinados
químicamente en proporciones de masas definidas. Los compuestos pueden
descomponerse por medios químicos en sustancias más simples: esto es, en compuestos
más sencillos y/o elementos. Los compuestos son de dos tipos generales, moleculares y
iónicos.
Una molécula es la unidad individual más pequeña sin carga de un compuesto, formada por
la unión de dos o más átomos.
Un ion es un átomo o grupo de átomos con carga positiva o negativa. Un compuesto iónico
se mantiene unido por las fuerzas de atracción que existen entre los iones con carga positiva
y negativa. Un ion con carga positiva recibe el nombre de catión; un ion con carga negativa,
anión.
El cloruro de sodio (ClNa) es un compuesto iónico característico. Las partículas mínimas del
cloruro de sodio son iones sodio con carga positiva (Na +) y iones cloruro con carga negativa
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(Cl-). El cloruro de sodio se mantiene unido en una estructura cristalina por las fuerzas de
atracción que existen entre los iones con cargas opuestas.
Elementos que existen como moléculas diatómicas
Las moléculas diatómicas sólo contienen dos átomos (iguales o distintos). Siete elementos
(ningún metal) existen como moléculas diatómicas. Ya sea que se encuentren en la
naturaleza o se preparen en el laboratorio, las moléculas siempre contienen dos átomos. Las
fórmulas de los elementos libres se escriben, por consiguiente, de modo que muestren esta
composición molecular: H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2 e I2.
Es importante ver que los símbolos representan ya sea un átomo o una molécula de un
elemento. Consideremos al Hidrógeno; en estado gaseoso existe en los gases volcánicos y
puede prepararse por medio de muchas reacciones químicas. Cualquiera sea su origen,
todas las muestras de hidrógeno libre consisten en moléculas biatómicas. El Hidrógeno libre
se designa con la fórmula H2, que también expresa su composición.
Elemento
Símbolo
Fórmula
Molecular
Hidrógeno
Nitrógeno
Oxígeno
Flúor
H
N
O
F
H2
N2
O2
F2
Cloro
Cl
Cl2
Bromo
Br
Br2
I
I2
Yodo
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Estado Normal
Gas incoloro
Gas incoloro
Gas incoloro
Gas amarillo
pálido
Gas amarillo
verdoso
Líquido café
rojizo
Sólido negro
azuloso
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Ejercitación Propuesta.
Para los siguientes ejercicios se sugiere emplear la Tabla Periódica
1) Identifica y clasifica los siguientes elementos (metales, no metales y metaloides).
H, Na, Ca, N, S, Fe, Cl, Br, Ne, Hg, F, Cr, Mo, Kr, Si, Cu, I.
2) Del ejercicio anterior, ¿Cuáles elementos son diatómicos?
3)Buscar en la Tabla los siguientes elementos y clasificarlos en Metales, No Metales y
Metaloides. Elegir uno de cada grupo e investigar cuáles son sus usos.
Antimonio, Hierro, Plata, Sodio, Oxígeno, Arsénico, Bromo, Potasio, Níquel, Fósforo,
Polonio, Silicio, Azufre
3) Para los siguientes elementos: A (Z=19), B (Z=15), C (Z=36) y D (Z=88), indicar:
1). Su posición en la tabla periódica.
2). Nombre y símbolo de cada uno.
3). Bloque de la tabla al que pertenecen.
4). Grupo y período al que pertenecen.
5). Si son metales o no metales.
4) Escribe el símbolo de los elementos siguientes:
Plata
Hierro
Oxígeno
Nitrógeno
Hidrogeno
Magnesio
Carbono
Potasio
Fósforo
Aluminio
Sodio
Níquel
5) Nombra 3 elementos metálicos, 3 elementos no metálicos y 3 elementos metaloides.
6) Confecciona una lista de los seis elementos cuya primera letra de su símbolo es diferente
de la de su nombre. Consulta la tabla periódica.
7) Escribe los nombres y símbolos de los 14 elementos que tienen sólo una letra como
símbolo. Consulta con la tabla periódica
8) ¿Cuántos metales hay?, ¿y no metales?, ¿y metaloides?. Consulta la tabla periódica
.
9) escribe el nombre y la fórmula de los elementos que existen como moléculas biatómicas.
Consulta tabla d
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El modelo atómico actual y la configuración electrónica
En 1927, el francés Louis de Broglie, el austríaco Erwin Schödinger y el alemán Wernwe
Heinsenberg realizaron investigaciones que llevaron a postular lo que se conoce como
Modelo atómico actual. Según este modelo, los electrones no se distribuyen en órbitas
definidas, sino en zonas de espacio denominadas orbitales atómicos, donde la posibilidad
de encontrar los electrones es máxima. Esto es así porque no es posible medir al mismo
tiempo la velocidad y posición de un electrón. Entonces, los electrones no tienen trayectorias
fijas alrededor del núcleo, sino que los envuelven formando una nube difusa de carga
negativa.
Configuración electrónica
A raíz de las investigaciones surgieron varias preguntas, entre ellas: ¿Cuántos niveles de
energía puede tener un átomo?, ¿Qué niveles ocupan primero los electrones: los más
cercanos al núcleo o los más alejados?
Para empezar, debemos decir que cada nivel de energía o nivel principal se denomina
con un número (n). Cada nivel de energía (1,2,3,4,,etc) es la región de la nube electrónica
donde se encuentran los electrones con valores similares de energía. Cuánto más lejos del
núcleo se ubiquen, más energía tendrán. Puede haber hasta 7 niveles de energía.
A su vez, cada nivel principal de energía contiene n subniveles que se designan con las
letras s,p,d,f. El primer nivel está conformado por un único subnivel denominado 1s (donde
1 corresponde al nivel y s al subnivel). El segundo nivel tiene dos subniveles: 2s y 2p. el
tercero posee tres: 3s, 3p y 3d; el cuarto, cuatro: 4s, 4p,4d y 4f.
Cada uno de estos subniveles puede alojar una cantidad máxima de electrones. Cualquier
subnivel s puede contener hasta 2 electrones, el p, hasta seis electrones, el d, hasta diez
electrones y el f, hasta catorce electrones.
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La distribución particular de los electrones en los distintos niveles y subniveles determina la
configuración electrónica del átomo. No es azarosa, sino que los niveles y subniveles se
llenan en orden creciente de energía. Para el átomo de Magnesio (Mg), por ejemplo, que
cuenta con doce electrones, la configuración electrónica será:
1s2 2s2 2p6 3s2
Para átomos con más de dieciocho electrones, el orden teórico de llenado de los niveles y
subniveles ocurre de acuerdo con el esquema conocido como regla de las diagonales
(observar la fig. 10.8). Por ejemplo, la configuración electrónica para el Cobre (Cu) es:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9
Relación entre la Tabla Periódica y la Configuración Electrónica:
la Tabla periódica ordena por Número atómico creciente los 112 elementos reconocidos
por la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), en siete filas o períodos
y dieciocho columnas llamadas grupos. Se sabe que unos pocos elementos más fueron
descubiertos, pero aún no se incluyen en la tabla periódica actual.
 Períodos. Son siete filas de elementos designados del 1 al 7. El número de período
indica el número de nivel de energía externo o de máxima energía.
 Grupos. Son dieciocho , designados del 1 al 18. Reúnen elementos con igual
configuración electrónica en el último nivel (configuración electrónica externa CEE).
Datos en la Tabla Periódica actual
Cada elemento de la Tabla está separado por un cuadrado que contiene información
importante acerca del elemento: símbolo, número atómico, masa atómica relativa, etc. El
número en la parte superior derecha indica el número atómico. En letras grandes está el
símbolo y, por debajo, la masa atómica relativa y el nombre. El color de fondo indica si son
metales, no metales, metaloides, etc.
Por otra parte, ¿el Hidrógeno está solo arriba y a la izquierda? ¿A qué grupo pertenece? El
Hidrógeno es un caso particular, ya que está ubicado en el Grupo I por poseer un (1)
electrón en su último nivel, pero es un no metal, por ello no forma parte del primer grupo.
Si se observa con detenimiento la tabla periódica, verás que se sombrean de distintos
colores los casilleros que representan los elementos químicos. Los primeros que aparecen
en las referencias son los metales, los metaloides y los no metales. Los gases nobles,
que se ubican en el grupo 18 de la tabla. Se denominan gases inertes porque son estables
y muy pocos reactivos. Esta particularidad se debe a que todos los átomos de estos
elementos tienen su CEE (configuración electrónica externa) completa.
Los elementos del resto de los grupos no tienen su CEE completa, y por eso son más
inestables. Para lograr estabilidad, pueden ganar, perder o compartir electrones mediante
una unión química. De esta manera adquieren una CEE igual a la del gas noble más
cercano. Por ejemplo el Potasio (K) tiende a perder un electrón para asemejarse al Argón
(Ar), convirtiéndose en un ión con una carga positiva (catión), mientras que el Azufre (S)
gana dos electrones, transformándose en un ion con dos cargas negativas (anión).
En éste sentido, cuando los metales se combinan con otros elementos, tienen tendencia a
perder electrones y convertirse en cationes. En cambio, los no metales tienden a ganar
electrones para transformarse en aniones.
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Los metales, en la tabla periódica, se ubican a la izquierda y en el centro, mientras que los
no metales se localizan a la derecha (excepto el Hidrógeno). Cuando te desplazas de
izquierda a derecha por un período de la tabla, se produce una transición gradual en el
carácter metálico de los elementos. Por ejemplo, en el segundo período cambian las
propiedades de los elementos desde el Litio, un metal típico, hasta el Flúor, un no metal.
Los Metaloides
Los Metaloides forman un pequeño grupo de elementos químicos integrado por el Boro (B),
Silicio (Si), Germanio (Ge), Antimonio (Sb). Telurio (Te), Polonio (Po), y se ubican en la tabla
como una diagonal entre los metales y los no metales. Los metaloides tienen propiedades en
común con los dos grupos anteriores: tienen brillo metálico, son sólidos a temperatura
ambiente, tienen propiedades mecánicas intermedias, son semiconductores, tienen puntos
de ebullición y de fusión más altos que los no metales y presentan reactividad muy variada.
Grupos destacados de la Tabla
Si recorremos la Tabla Periódica comenzando por los grupos 1 y 2, los elementos del Grupo
1 son llamados metales alcalinos. No se encuentran libres en la naturaleza, son metales
blandos, blanco-plateados y brillantes. Aunque los metales alcalinos tienen pocos usos
conocidos, a diario se utiliza alguna de las sustancias que los contienen, como el Cloruro de
Sodio (ClNa) o sal común para sazonar los alimentos.
Los metales del Grupo 2 o metales alcalinos – térreos, al igual que los metales alcalinos,
no se encuentran libres en la naturaleza. Dos de estos metales, el Calcio (Ca) y el Magnesio
(Mg), son de suma importancia en la industria y para la salud de las persona. El Magnesio
(Mg) forma aleaciones muy livianas con el Aluminio (Al) que se emplean en la fabricación de
aviones y también en los fuegos artificiales. Por otra parte, el Calcio (Ca) es el quinto
elemento más abundante en la corteza terrestre, forma minerales como el mármol y la
caliza. El Calcio también es importante para que los dientes y los huesos estén saludables.
Los Metales de Transición
Los Metales de Transición se encuentran ubicados en los grupos 2 al 12. Muchos de estos
elementos forman parte de los pigmentos utilizados por los pintores impresionistas.
Los nombres de estos elementos son muy conocidos, especialmente por sus usos y
aplicaciones: estaño, hierro, níquel, mercurio, cinc, oro y plata, etc. Por ejemplo, el Oro (Au)
y la Plata (Ag) se emplean en orfebrería; el Cinc (Zn), el Níquel (Ni) y el Hierro (Fe), en
construcciones, como edificios y puentes; el Estaño (Sn), en soldaduras. El Mercurio (Hg) es
un caso especial, ya que es el único metal que se encuentra en estado líquido a temperatura
ambiente.
El paso de los metales a los no metales
A medida que avanzamos hacia la derecha en la Tabla Periódica nos encontramos con los
elementos no metálicos, sin embargo, entre los metales y los no metales se encuentran los
metaloides. Estos son los cuatro grupos que llevan el nombre de familia del primer
elemento del grupo. Por ejemplo, el Grupo 13 es llamado familia del Boro. El Boro no se
encuentra libre en la naturaleza; el compuesto de mayor importancia industrial es el Bórax,
que se emplea en la fabricación de fibras de vidrio.
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Por otra parte, el Aluminio (Al) que se ubica por debajo del Boro, es el tercer elemento más
abundante en la naturaleza y forma la Bauxita, un mineral del cual se extrae el aluminio
metálico
La familia del Carbono
Los elementos del grupo 14 constituyen la familia del Carbono. Este grupo comienza con
un no metal. Este grupo comienza con un no metal, el carbono, sigue con el silicio y el
germanio, dos metaloides, y termina con dos metales, el estaño y el plomo.
El carbono es muy especial porque muchas moléculas que tienen carbono son la base de la
química de los seres vivos. Se encuentra presentes en una gran cantidad de compuestos.
Los glúcidos, los lípidos, las proteínas y los ácido nucleicos lo contienen. También está en
los componentes del petróleo, como las naftas y los lubricantes.
El Silicio es el segundo elemento más abundante en la naturaleza y se emplea en
aleaciones. Se usa también en electrónica como material básico para la fabricación de chips.
El Silicio es un elemento fundamental en numerosas industrias, por ejemplo, el dióxido de
Silicio (arena y arcilla) es un importane constituyente del hormigón y los ladrillos.
La familia del Nitrógeno
Si se observa el grupo 15 vemos que está formado por el Nitrógeno, es el gas más
abundante en la atmósfera y da nombre a esta familia, y sus compuestos son materia prima
en la fabricación de fertilizantes y explosivos. El Fósforo es muy conocido, el Arsénico es un
poderoso veneno y el Bismuto.
La familia del Oxígeno
El Oxígeno (primero del grupo 16) es un elemento vital, es un gas formado por dos átomos
(O2) que se encuentra en el la atmósfera, y la vida en la Tierra, depende de él. Por una
parte, las plantas lo producen en el proceso de fotosíntesis y la mayoría de los seres vivos lo
emplean para metabolizar glúcidos y obtener energía. Por otra parte, el oxígeno forma otro
gas, el ozono (O3), cuya presencia en la atmósfera protege la Tierra de la radiación
ultravioleta procedente del sol. Los otros elementos del grupo, azufre, selenio y telurio, son
sólidos a temperatura ambiente.
Los halógenos
Los elementos del Grupo 17 son llamados halógenos (formador de sales). Las sales de
halógenos más conocidas son las que contienen sodio, como el Cloruro de Sodio o sal
común, o el Fluoruro de Sodio, que, disuelto en agua se emplea para prevenir las caries.
Por otra parte, el Cloro se aplica como agente blanqueador en la industria del papel, como
bactericida para potabilizar el agua y en las industrias de colorantes, medicamentos y
desinfectantes.
Los compuestos del Bromo se utilizan en medicina y en las placas radiográficas. El Yodo es
fundamental para el metabolismo humano y se emplea como antiséptico en caso de heridas.
Por último, el Astato, es un elemento radiactivo.
Los gases Nobles
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Los gases nobles no son reactivos, es decir, no forman compuestos con otros átomos, por
esta razón son llamados también gases inertes. Todos los gases nobles se encuentran en la
atmósfera: Helio, Neón, Argón, Criptón, Xenón y Radón.
Son muy escasos, entre los usos muy comunes; al helio se lo emplea para llenas los
dirigibles. También para rellenar los tubos luminosos.
Las Tierras Raras
Como terminamos de describir los grupos de la tabla, ahora haremos lo mismo con las
hileras de elementos que están ubicados en la parte inferior de tabla. Se separan para que la
tabla no sea tan larga.
Una hilera comienza con el Lantano, por lo que todos los elementos de la hilera forman la
serie de los lantánidos. La siguiente hilera comienza con el Actinio, por lo que la serie toma
el nombre de actínidos. Estos elementos forman parte de los períodos 6 y7 y son
denominados elementos de transición interna o Tierras raras.
Se emplean los lantánidos en la industria de las aleaciones por ser metales blandos y
maleables, con mucho brillo y conductividad. Por otra parte, los actínidos son radiactivos; el
más conocido es el uranio empleado en los reactores nucleares de las centrales
generadoras de electricidad.
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Ejercitación Propuesta
1.- ¿Cuántos protones hay en el núcleo de un átomo de estos elementos?
a. H
e. F
b. B
f. Ag
c. Se
g. Br
d. U
h. Sb
2.- ¿Cuántos electrones de valencia tienen los elementos siguientes?
a. C
b. S
c. K
d. I
c. B
d. N
e. P
f. O
g. Ba
h. Al
3.- ¿Por qué esperarías que los elementos Zinc, Cadmio y Mercurio estuvieran en la misma
familia química?
5.- En la tabla periódica, el Calcio, elemento 20, está rodeado por los elementos 12,19,21 y
38. ¿Cuáles de ellos tiene propiedades físicas y químicas que se asemejan más a las del
Calcio?
6.- Clasifica los elementos siguientes en metales, no metales o metaloides:
a. Potasio
e. Iodo
b.Plutonio
f. Wolframio (Tungsteno)
c. Azufre
g. Molibdeno
d. Antimonio
h. Germanio
7.- ¿Cuál es el nombre de la familia del a. Grupo I A
b. Grupo II A
c. Grupo VII A
8.- Clasifica a las especies siguientes como Gas Noble, elemento representativo o metal de
transición. También indica si el elemento es metal, no metal o metaloide:
a. Na
b. N
c. Mo
d. Ra
e. As
f. Ne
9.- Si tenemos un átomo con 61 neutrones y un número de masa de 108.
a- ¿Cuántos protones tiene este átomo?
b-¿Cuántos electrones tiene?
c-¿Cuál es su número atómico?
d-busca en la tabla periódica de qué elemento se trata
10.-A partir de los siguientes elementos: H, Na, K, Ca, Ba, U, Fe, Au, C, N, O, F, He, S, Cl,
Ar, Br. Responder:
a- ¿Cuál ó Cuáles de estos elementos son representativos, de transición, y de transición
interna?
b-¿Cuáles pertenecen al mismo grupo?
c-¿Cuáles pertenecen al mismo período?
d-¿Cuáles son gases nobles, cuáles halógenos, y cuáles metales alcalinos?
e-¿Cuáles son metales?
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f-¿Cuáles son buenos conductores del calor y la electricidad?
11.- Elijan cinco elementos, copien y completen el siguiente cuadro:
Elemento
Símbolo
Grupo de la
T.P.
Período de
la T.P.
Fórmula
Usos
12.- completen el siguiente cuadro:
Símbolo
Número
atómico
Tipo de
elemento
(representativo
/ transición)
Grupo
Sodio
Potasio
Hierro
Cobre
CENT 35
–
Química
-
54/55
Período
Bibliografía
 Química General e Inorgánica – Héctor Serventi – Ed. Losada
 Química Material de estudio y ejercitación – ciclo básico común 2006/2007 – Ed. CCC
Educando
 Fundamentos de Química – Hein y Arena – Ed. Thomson
 Química Activa – Ed. Puerto de Palos
 Física y Química 3 – Saber es clave- Ed Santillana
CENT 35
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Química
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