“Nunca consideres el estudio como una obligación, sino como una

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“Nunca consideres el estudio como una obligación, sino como una oportunidad para penetrar
en el bello y maravilloso mundo del saber”
A. Eienstein
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En nuestra vida cotidiana presenciamos una serie de cambios y procesos que nos demuestran
la importancia de la química. Materiales como la crema dental, los jabones han sido elaborados
mediante procesos químicos. La comida que ingerimos ha sido elaborada por cambios que se
continúan a través de nuestro organismo. La tinta de un lapicero es producto de un proceso
especial de elaboración. El forro de los libros, las pinturas, los marcadores, los abonos, los
fertilizantes, entre otros, son materiales indispensables para la humanidad en esta época de
avances notables y constantes. Para obtener todos estos materiales, el hombre tuvo que
realizar muchas investigaciones. El químico se preocupa por descubrir las propiedades
características que le permitan hallar la diferencia entre unas sustancias y otras; separar los
componentes que forman los cuerpos; investigar procesos de transformación de las sustancias
con el fin de obtener materiales más útiles al hombre; hallar la estructura de la materia con lo
cual puede explicarse su comportamiento y propiedades.
El desarrollo de los procesos químicos industriales ha sido uno de los factores que más han
influido en el crecimiento económico de las últimas décadas. Sin embargo, el proceso no está
exento de riesgos. La fabricación de productos químicos nocivos para el ser humano y el medio
en que vive, utilizados como paso intermedio en la obtención de objetos de consumo, obliga a
extremar las precauciones y a exigir fuertes controles y una gran responsabilidad a quienes
fabrican y manipulan esas sustancias.
He aquí la relevancia y lo que significa pertenecer al colegio Franciscano Agustín Gemelli, en
donde se forma al estudiante en valores humanos, los cuales van ligados a su formación
académica, se pretende formar personas con un respeto por la naturaleza, con conciencia
ambiental, que lo oriente a desarrollar hábitos que propendan el respeto y el buen manejo de
los recursos naturales, como legado de san Francisco de Asís, partiendo entre otras del estudio
de la química desde los grados sexto a undécimo.
Lorena Alvarez Ocampo
Lic. En Biología y Química
Universidad de Caldas
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Tabla de Contenido
UNIDAD I:PROPIEDADES DE GENERALES Y ESPECIFÍCAS DE LA MATERIA
LA BUSQUEDA DE NUEVAS SUSTANCIAS
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PROPIEDADES EXTRÍNSECAS DE LA MATERIA
10
PROPIEDADES INTRINSECAS
14
PROPIEDADES FÍSICAS
14
PROPIEDADES QUÍMICAS
18
UNIDAD II: TRANSFORMACIONES FÍSICAS DE LA MATERIA
25
EMERGENCIA EN EL VUELO 1368
26
LOS CINCO ESTADOS DE LA MATERIA
29
ESTADO SÓLIDO
31
ESTADO LÍQUIDO
35
ESTADO GASEOSO
38
ESTADO DE PLASMA
38
CONDENSADO DE BOSE-EINSTEIN
39
TRANSICIONES DE LA MATERIA
39
UNIDAD III: TRANFORMACIONES QUÍMICAS DE LA MATERIA
49
LA TECNOLOGÍA DE LOS TELEVISORES
50
REACCIONES QUÍMICAS
52
TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS
53
ECUACIÓN QUÍMICA
54
EQUILIBRIO QUIMICO
56
UNIDAD IV: FUNCIONES QUÍMICAS
62
EL GRAN APORTE DE LAVOISIER
63
NOMENCLATURA QUÍMICA INORGÁNICA
64
VALENCIA
64
GRUPO FUNCIONAL
66
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FORMULACIÓN QUÍMICA INORGÁNICA
66
SISTEMAS DE NOMENCLATURA DE COMPUESTOS QUÍMICOS INORGÁNICOS
67
BIBLIOGRAFÍA
86
WEBGRAFIA
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UNIDAD I
PROPIEDADES DE GENERALES Y
ESPECIFÍCAS DE LA MATERIA
Propósito:
Identificar las propiedades de la materia en general, extrínsecas e intrínsecas,
tanto teórica cómo experimentalmente.
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LA BUSQUEDA DE NUEVAS SUSTANCIAS
Imagínate que vuelves a casa después de un arduo día de estudio con un dolor de cabeza
terrible. Entras en la cocina y tomas un analgésico para calmar el sufrimiento. En este momento
observas que sobre la pared camina una araña que te parece desagradable, y como no
simpatizas con esos animales, decides eliminarla rociándole veneno.
Después des esta lucha en desigualdad de condiciones (la araña no tuvo oportunidad de
defenderse), tomas una taza de café que te mantendrá despierto(a) el tiempo que dure la
película que esta por comenzar.
No se si te has percatado(a), pero a menos de quince minutos has recurrido a tres tipos
diferentes de sustancias: un analgésico, un insecticida y un estimulante.
Podrías seguir la velada preparándote algo para comer y no darte cuenta de este hecho, pero
te invitamos a que te hagas las siguientes preguntas: ¿de donde se extraen estas sustancias?,
¿Cómo se supo que tenían efecto como aliviar, envenenar y estimular?
Podríamos decir: “Los científicos lo habrán hecho”, y calmar el ansia de descubrir; pero
imagínate lo interesante que seria poder encontrar por ti mismo(a) nuevas sustancias con
efectos todavía no conocidos que logren calmar dolores, disminuir estrés, curar enfermedades
y, quizás, hasta mejorar tu calidad de vida. La naturaleza esta llena de sustancias increíbles y
tienes la posibilidad de descubrirlas o crearlas. Para ello, empecemos por buscar información
de nuestra historia y en el presente.
“Robar” a los seres vivos sus componentes
La principal fuente de sustancias se encuentran en las plantas, y el ser humano ha aprendido a
“robarles” sus componentes químicos para su beneficio. Las plantas, al igual que los humanos,
tienen órganos (como flores, hojas, raíces) compuestos por células que guardan en su interior
gran diversidad de sustancias que son de nuestro interés.
Encontrar soluciones para la cura de enfermedades fue quizá la primera motivación para la
búsqueda de aquellas especies vegetales que podrían provocar alguna reacción sobre el
cuerpo humano. La historia de algunas de las drogas más representativas así lo demuestra.
Por ejemplo, la flor de la amapola (papaver somniferum) contiene un jugo conocido como opio,
que ha sido utilizado desde la antigüedad (hay registros escritos en Sumeria y Oriente Medio
que datan del año 4000 a. C), tanto con fines medicinales como psicotrópicos. En Grecia los
pacientes eran sometidos como primera fase de todo tratamiento, a un sueño sanador
(incubatio) con opio, que era considerado capaz de calmar cualquier dolor. Estudios recientes
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revelaron que el componente activo de este jugo analgésico e hipnótico es la morfina (de
Morfeo, dios griego del sueño), una sustancia empleada para tratar dolores extremos causados
por enfermedades como el cáncer.
El alcohol es otra sustancia conocida desde la antigüedad, y se encuentra en la naturaleza
como producto de la fermentación de uvas y otros frutos dulces.
En un papiro egipcio de año 2000 a.C, aparece un curioso dialogo de un padre con su hijo: “Me
dicen que abandones el estudio, que vagas de calleja en calleja. La cerveza es la perdición de
tu alma”. Esto nos hace pensar sobre el impacto social que ha tenido el consumo de alcohol en
diferentes épocas, y como los mismos regaños de padres se repten en nuestra sociedad actual,
4000 años después.
Las sustancias nombradas y todas las que provengan de la naturaleza se denominan
productos naturales. Con frecuencia escuchamos afirmaciones del tipo: “es un producto bueno,
es natural”; y otras semejantes que se refieren a los productos naturales como saludables.
Sin embargo, esto no es del todo cierto. Bastaría con preguntarle a Sócrates (Si pudiéramos
revivirlo), si le pareció saludable la bebida preparada a base de cicuta (que contiene el
alcaloide coniina) con la que lo ejecutaron. O a Livia, la esposa del emperador Augusto, quien
eliminaba a sus enemigos íntimos y adversarios políticos envinándolos con belladona (planta
que contiene atropina, un alcaloide) que adicionaba a los alimentos durante los banquetes.
Lo anterior, nos invita a reconocer el reino vegetal como una gran fuente de compuestos con
actividad biológica. El estudio de la composición química de las plantas y la forma en que
nosotros podemos extraer de ellas productos de interés es un pilar fundamental en la búsqueda
de nuevas sustancias.
Otros organismos como bacterias y hongos también son un depósito importante de sustancias
activas. La penicilina, por ejemplo, el antibiótico, es extraído de un hongo.
El desarrollo de la química como ciencia ha permitido que el hombre tenga capacidad para
crear sustancias. Este producto se denomina síntesis química y mediante ella podemos copiar
cualquier producto natural que queramos, o inventar nuestros propios compuestos y buscar que
efectos tienen sobre los seres vivos. La morfina por ejemplo pudo ser obtenida en forma
sintética y es igual a la que se encuentra en la amapola.
En definitiva, y después de mucho estudio, puedes aliviar el terrible dolor de cabeza si tomas
una píldora, cuya historia comienza tal vez hace miles de años con un ser humano que
masticaba hojas de plantas del género salix, como el sauce.
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SIMULACIÓN
1.
Explica por qué es importante investigar sobre las sustancias que nos rodean.
2.
¿qué alcaloides producen efectos en el ser humano?
3.
Qué nos aportan las sustancias sintéticas.
4.
Realiza un mentefacto conceptual sobre los alcaloides.
5.
Consulta los usos terapéuticos que tienen los alcaloides.
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PROPIEDADES EXTRÍNSECAS DE LA
MATERIA
Denominamos materia a todo aquello que podemos percibir con nuestros sentidos, es decir,
todo lo que podemos ver, oler, tocar, oír o saborear es materia. Toda la materia está formada
por átomos y moléculas.
Un cuerpo es una porción de materia, delimitada por unas fronteras definidas, como un folio, el
lápiz o la goma de borrar; varios cuerpos constituyen un sistema material. Las distintas formas
de materia que constituyen los cuerpos reciben el nombre de sustancia. El agua, el vidrio, la
madera, la pintura... son distintos tipos de sustancias.
En este tema estudiaremos las propiedades de la materia y las sustancias.
MASA
La masa es una propiedad general de la materia, es decir, cualquier cosa constituida por
materia debe tener masa. Además es la propiedad de la materia que nos permite determinar la
cantidad de materia que posee un cuerpo. La mesa tiene más masa que la silla en la que te
sientas porque tiene más materia, el lápiz contiene menos materia que la libreta y, por tanto,
tiene menos masa.
Aunque no es lo mismo, el peso y la masa son proporcionales, de forma que al medir uno se
puede conocer la otra y, de hecho, en el lenguaje corriente, ambos conceptos se confunden.
Para medir la masa de un cuerpo se emplea la balanza. Existen muchos tipos de balanzas:
electrónicas, de platillos, romanas, etc. con las que se pueden conseguir distintas precisiones
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en la medida de la masa. Las más exactas se denominan analíticas, y suelen estar encerradas
en una urna de vidrio para que no las afecten las corrientes de aire.
Balanza de tres brazos, muy empleada en laboratorios, como el nuestro, poseen buena
precisión en escala de 1gr a 1000gr
MASA VS. PESO
Muchos de los errores que ocurren en los cálculos de las propiedades de la masa, son el
resultado de la confusión en las unidades utilizadas, y, en particular, de los conceptos de masa
y peso. MASA es la CANTIDAD DE MATERIA presente en un objeto (su inercia), mientras que
PESO es la FUERZA que empuja al objeto hacia abajo, en una escala función de la
aceleración de la gravedad. La masa de un objeto es una cantidad fija; su peso varía en
función de la aceleración de la gravedad. Las propiedades de la masa de un objeto, están
relacionadas con la masa, no con el peso. Las propiedades de la masa no cambian cuando un
vehículo espacial abandona la atracción de la tierra y entra en el espacio exterior.
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VOLUMEN
Además de masa, los cuerpos tienen una
extensión en el espacio, ocupan un volumen.
El volumen de un cuerpo representa la
cantidad de espacio que ocupa su materia y
que no puede ser ocupado por otro cuerpo, ya
los cuerpos son impenetrables.
El volumen también es una propiedad general
de la materia y, por tanto, no permite distinguir
un tipo de materia, una sustancia, de otra, ya
que todas tienen un volumen.
Cuando un cuerpo está hueco o posee una
concavidad, ésta puede rellenarse con otra
sustancia. Así una botella o un vaso se pueden llenar de un líquido o de aire. El volumen de
líquido que puede contener se llama capacidad.
La capacidad es el volumen de un cuerpo que tiene cabida en el hueco existente en otro
cuerpo. Volumen, por otro lado, es la cantidad de espacio ocupado por cualquier cuerpo. De
hecho, conocida la capacidad de un cuerpo, se determina el volumen de la sustancia que
contiene. De esta forma, tanto capacidad como volumen se miden en las mismas unidades,
aunque se suele emplear el metro cúbico para medir volúmenes y el litro para medir
capacidades, aunque no es obligatorio.
Para medir el volumen de un líquido se emplean diversos recipientes graduados en los que se
introduce el líquido cuyo volumen se desea conocer: probetas, buretas, matraces aforados, etc.
dependiendo de la exactitud con la que deseemos conocer dicho volumen. El más fácil de
emplear es la probeta, un tubo cilíndrico graduado, de forma que, al introducir el líquido en ella,
su propia altura nos indica el volumen que contiene, leída directamente en la escala de la
probeta.
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Con mayor precisión, para obtener un volumen determinado de un líquido se emplean matraces
aforados, matraces que tienen un cuello largo con una señal. Cuando el líquido alcanza el nivel
de la señal, su volumen es el indicado por el fabricante del matraz.
El volumen de un sólido geométrico puede calcularse gracias a la geometría. Midiendo sus
dimensiones y aplicando la correspondiente fórmula, podemos determinar el volumen. Así, el
volumen de un objeto cúbico puede determinarse midiendo la longitud de su arista y elevándola
al cubo, el volumen de una caja recta se determina midiendo las tres aristas distintas que tiene
y multiplicando las tres medidas, etc.
Cuando un sólido no tiene una forma geométrica que permita determinar por
cálculo su volumen, se mide directamente. El procedimiento lo descubrió
Arquímedes, un sabio griego del siglo III antes de Cristo. En un recipiente
graduado vertemos un líquido y, a continuación, introducimos en él el sólido
cuyo volumen deseamos conocer. El aumento de nivel del líquido nos permitirá,
por
sustracción, determinar el volumen del sólido. Normalmente el líquido
empleado será agua, pero si el sólido se disuelve en ella (por ejemplo la sal o el azúcar)
usaremos otro líquido que no disuelva al sólido.
INERCIA
La inercia química es la propiedad de las especies químicas de no reaccionar químicamente.
Es decir, es la poca tendencia de una especie química a reaccionar químicamente con otras.
Este concepto está íntimamente ligado al de estabilidad molecular, y se explica por las altas
energías de enlace que poseen ciertos compuestos.
Como ejemplos, podemos citar a los gases nobles y al nitrógeno molecular (N2) como
sustancias con gran inercia química.
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IMPERMEABILIDAD
Es la propiedad por la cual un cuerpo no puede ocupar el espacio que ocupa otro cuerpo al
mismo tiempo.
DIVISIBILIDAD
Es la propiedad que tienen los cuerpos para fraccionarse en pedazos cada vez más pequeños.
PROPIEDADES INTRINSECAS
Son aquellas que no varían con la cantidad de materia considerada. Por ejemplo, la densidad
de un gran tronco es exactamente la misma que la de un pequeño palillo sacado del mismo
tronco. Cuando el agua pura hierve, la temperatura de sus vapores, a presión normal, es de
100º
C
cualquiera
sea
la
cantidad
de
agua
que
se
haga
hervir.
El punto de fusión. el punto de ebullición y la densidad son propiedades intrínsecas de la
materia.
PROPIEDADES FÍSICAS
Las propiedades físicas son aquellas que se pueden medir, sin que se afecte la composición o
identidad de la sustancia. Podemos poner como ejemplo, el punto de fusión (ejemplo del agua).
ELASTICIDAD
Capacidad de algunos materiales para recuperar su forma una vez que ha desaparecido la
fuerza que los deformaba.
MALEABILIDAD
Aptitud de un material para extenderse en láminas.
DUCTIBILIDAD
Es la propiedad de un material que permite ser alargado o estirado en hilos.
FRAGILIDAD
Es la propiedad de los materiales que se rompen en añicos cuando una fuerza impacta sobre
ellos.
Dureza
Oposición que ofrece un cuerpo a dejarse rayar o penetrar por otro.
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TEMPERATURA
Aunque de forma subjetiva, podemos definir la temperatura como aquella propiedad de los
cuerpos que nos permite determinar su grado de calor o frío, pero teniendo presente que calor
y temperatura son cosas distintas.
Sin embargo nuestros sentidos nos pueden engañar respecto a la temperatura de los cuerpos.
Así, al tocar el metal y la madera de un pupitre sentimos aquél frío y a ésta cálida, pero
sabemos que ambos deben estar a igual temperatura, porque al poner dos cuerpos en
contacto, al cabo de un tiempo igualan sus temperaturas. Así, podemos definir la temperatura
como la propiedad de los cuerpos que, al pasar un tiempo en contacto, es igual en ellos.
Todos los cuerpos están formados por átomos y moléculas y dichos átomos y moléculas están
en constante movimiento, bien desplazándose (en los líquidos y gases) bien vibrando (en los
sólidos). Puesto que se mueven, estas moléculas están dotadas de una velocidad. La
temperatura de un cuerpo está relacionada con la velocidad de las moléculas que la forman y,
así, cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la velocidad de sus moléculas.
La medida de la temperatura se realiza mediante termómetros. Estos llevan un indicador y una
escala, se ponen en contacto con el cuerpo cuya temperatura se desea conocer y, tras unos
instantes, se mira la escala.
El termómetro más habitual es el de mercurio figura (por ejemplo los termómetros clínicos son
de mercurio) que consisten en un tubo delgado que contiene el metal. Al calentarse o enfriarse,
el mercurio se dilata o se contrae ascendiendo o descendiendo por el tubo. El nivel que alcance
indica la temperatura deseada.
ESCALAS DE TEMPERATURA
Existen Tres escalas de temperatura:
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La escala Kelvin o absoluta es la misma escala centígrada pero desplazada -273º. Así que para
pasar de la escala centígrada a la escala Kelvin, bastará con sumar 273 a la temperatura
obtenida en la escala celsius.
°K= °C+ 273
Y para pasar a la escala celsius a partir de la escala Kelvin sólo tendremos que restar a ésta
273.
°C= °K -273
El paso de la escala centígrada a la Fahrenheit es el siguiente:
°F= 9/5 °C +32
DENSIDAD
Aunque toda la materia posee masa y volumen, la misma masa de sustancias diferentes ocupa
distintos volúmenes, así notamos que el hierro o el hormigón son pesados, mientras que la
misma cantidad de goma de borrar o plástico son ligeras. La propiedad que nos permite medir
la ligereza o pesadez de una sustancia recibe el
nombre de densidad. Cuanto mayor sea la densidad
de un cuerpo, más pesado nos parecerá.
La densidad se define como el cociente entre la masa
de un cuerpo y el volumen que ocupa. Es decir, se
calcula dividiendo la masa de un cuerpo entre su
volumen.
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La densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia flotará sobre otra
si su densidad es menor. Por eso la madera flota sobre el agua y el plomo se hunde en ella,
porque el plomo posee mayor densidad que el agua mientras que la densidad de la madera es
menor, pero ambas sustancias se hundirán en la gasolina, de densidad más baja.
Aunque los barcos, especialmente los mayores, se construyan con acero y éste tenga una
densidad mayor que el agua, flotan porque no son macizos: La mayor parte del barco es
espacio vacío, aire. Así, aunque la densidad del acero es mayor que la del agua, la densidad
del barco no lo es, es más pequeña, flotando sobre ella.
PUNTO DE FUSIÓN Y EBULLICIÓN
El punto de fusión de un elemento o compuesto es la
temperatura a la cual la forma sólida del elemento o
compuesto se encuentra en equilibrio con la forma líquida.
Normalmente se asume que la presión del aire es de 1
atmósfera. Por ejemplo: el punto de fusión del agua es de
0oC, o 273° K.
El punto de ebullición de un elemento o compuesto significa
la temperatura a la cual a forma líquida de un elemento o
compuesto se encuentra en equilibrio con la forma
gaseosa. Normalmente se asume que la presión del aire es
de 1 atmósfera.
Por ejemplo: el punto de ebullición del agua es de 100 oC, o
373 °K.
SOLUBILIDAD
Las sustancias no se disuelven en igual medida en un mismo disolvente. Con el fin de poder
comparar la capacidad que tiene un disolvente para disolver un producto dado, se utiliza una
magnitud que recibe el nombre de solubilidad. La capacidad de una determinada cantidad de
líquido para disolver una sustancia sólida no es ilimitada. Añadiendo soluto a un volumen dado
de disolvente se llega a un punto a partir del cual la disolución no admite más soluto (un exceso
de soluto se depositaría en el fondo del recipiente). Se dice entonces que está saturada. Pues
bien, la solubilidad de una sustancia respecto de un disolvente determinado es la concentración
que corresponde al estado de saturación a una temperatura dada.
La solubilidad depende de la temperatura; de ahí que su valor vaya siempre acompañado del
de la temperatura de trabajo. En la mayor parte de los casos, la solubilidad aumenta al
aumentar la temperatura. Se trata de procesos en los que el sistema absorbe calor para apoyar
con una cantidad de energía extra el fenómeno la solvatación. En otros, sin embargo, la
disolución va acompañada de una liberación de calor y la solubilidad disminuye al aumentar la
temperatura.
La solubilidad se expresa en gramos de soluto por litro de disolución ( g/l ).
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PROPIEDADES QUÍMICAS
Las propiedades Químicas, las cuales se observan cuando una sustancia sufre un cambio
químico, es decir, en su estructura interna, transformándose en otra sustancia, dichos cambios
químicos, son generalmente irreversibles. (Ejemplo formación de agua, huevo cocido, madera
quemada).
OXIDACIÓN
Cuando un material se combina con el oxígeno, transformándose en óxidos más o menos
complejos, se dice que experimenta una reacción de oxidación. De una forma esquemática, se
puede representar el proceso de oxidación de la siguiente manera:
Material + Oxígeno = Óxido del material ± energía
COMBUSTIÓN
Proceso de oxidación rápida o quema de una sustancia con evolución simultánea de calor y,
por lo general, luz. En el caso de combustibles comunes, el proceso es una de combinación
química con el oxígeno atmosférico para producir productos principales como el dióxido de
carbono, el monóxido de carbono, y el agua, juntos con productos como el dióxido de azufre
que puede ser generado por los componentes menores del combustible.
Analicemos el siguiente mentefacto conceptual
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LA MATERIA
Permiten reconocer las
sustancias.
Permite diferenciar una
sustancia de otra.
PROPIEDADES DE LA MATERIA
Propiedades Generales
Estados
de la materia.
Propiedades Específicas
Masa
Peso
Físicas
Químicas
Volumen
Densidad, Punto de ebullición,
Punto de fusión, Conductividad
eléctrica y térmica, Dureza,
Ductilidad, Maleabilidad.
Oxidación
Combustión
APLICACIÓN CONCEPTUAL
Responde las siguientes preguntas:
1. ¿Cuál es la diferencia entre masa y peso?
2. ¿Qué unidades de masa, peso y volumen se emplea en el Sistema internacional de
medida?
3. ¿En qué se diferencian las propiedades intrínsecas y extrínsecas de la materia?
4. ¿Por qué se afirma que la densidad es una propiedad intrínseca?
5. Consulta en que consiste la conductibilidad.
DENSIDAD
1. Calcular la densidad del alcohol etílico, sabiendo que 40 ml tienen una masa de 37
gramos.
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2. El ácido nítrico tiene una densidad de 1,67 g/ml. Calcular la masa de 20 ml.
3. ¿Cuántos mililitros se deberán tomar para tener 30 gramos de ácido sulfúrico, si su
densidad es de 1,84 g/ml?
TEMPERATURA
Realizar los siguientes ejercicios.
1. en Tunja un termómetro con escala ºC marca una temperatura de 15º C. Qué lecturas se
harían en termómetros de escalas ºK y ºF.
2. En Cali, un termómetro con escala ºF , marca uan temperatura de 77º. Qué lecturas se
harían en termómetros con escala ºK y ºF
3. Expresar en ºC y ºK , una temperatura de 20 ºC
4. Calcular en grados ºK y ºF las temperaturas correspondientes a: 25, 30 grados Celsius.
5.
Completar la siguiente tabla.
CENTIGRADO FAHRENHEIT
200 °C
30 ° F
50 °C
KELVIN
400 °K
35 °C
PROPIEDADES QUÍMICAS
1. construye un mentefacto conceptual sobre las propiedades químicas de la materia.
2. Consulta ejemplos de oxidación y combustión de sustancias.
3. ¿Qué procesos biológicos involucran la oxidación y combustión?
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PRÁCTICA DE LABORATORIO
Materiales y Equipo:
Objetos desconocidos (líquidos o sólidos)
Micrómetro
Regla (12 pulg)
Cinta métrica
Balanza
Probeta de 10 o 100 ml
Papel cuadriculado
Procedimiento:
1. Cada grupo tendrá un “kit” de objetos desconocidos, el cual estará compuesto por seis
(6) a ocho (8) objetos. Enumere cada objeto.
2. Observe los objetos y haga un dibujo de cada uno en el espacio correspondiente.
Describa cada objeto. Anote su descripción en la siguiente tabla.
3. Con el instrumento apropiado, realice las medidas necesarias para calcular el volumen
(en cm3) de cada uno de los objetos (vea las ecuaciones de volumen). Anote estas
medidas en la tabla anterior e indique en la columna correspondiente y en paréntesis si
es de alto, ancho, diámetro, circunferencia, etc. Anote también el/los instrumento/s
utilizados para cada objeto.
OBJETO
DESCRIPCION
DIBUJO
DIMENSIONES
INSTRUMENTO
6. Usando la balanza, mida la masa en gramos de cada objeto y anote sus medidas.
7. Ahora, usando la ecuación correspondiente, calcule el volumen de cada objeto (en cm3).
Anote los resultados en la tabla B. Escriba también la ecuación utilizada.
Ecuaciones
Circunferencia de un círculo--C=2π r
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Volumen de un cilindro-- V=π r2h
Volumen de una esfera-- V= (4/3)π r3
Volumen de sólido rectángular-- V = largo x alto x ancho.
8. Calcule la densidad de cada objeto (en g/cm3) y escriba sus resultados en la tabla.
Seleccione la ecuación correspondiente:
Densidad-- D = M/V
OBJETO
MASA
VOLUMEN
DENSIDAD
9. Contesta o explica:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
¿Qué parecen tener en común los materiales que estás analizando?
¿Cuál material parece tener la densidad mayor?
Compara los números de las densidades calculadas para cada objeto.
¿Tienen algunas de ellas algo en común? ¿Por qué?
Utilizando la gráfica de Masa vs Volumen. Explica cómo se relacionan
¿Qué tipo de gráfica haz obtenido?
PRUEBA TIPO ICFES
1. Si queremos identificar una determinada sustancia, ¿qué propiedad de las siguientes no nos
serviría para conseguir nuestro objetivo?:
a. Masa.
b. Densidad.
c. Temperatura de fusión.
d. Solubilidad.
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PGF03-R03
2. El metro cúbico es una unidad de:
a. Volumen y equivale a 1 litro.
b. Superficie.
c. Longitud.
d. Volumen y equivale a 1000 litros.
3. La sensibilidad de un instrumento es:
a. el máximo volumen que podemos medir con él.
b. el tiempo que tarda antes de romperse.
c. la mínima cantidad que podemos apreciar con él.
d. la resistencia a ser rayado por otros objetos.
4. A igualdad de volumen un material es más denso cuanto:
a. mayor sea su masa.
b. menor sea su masa.
c. no influye la masa.
d. ninguna de las anteriores.
5. Un cuerpo flota en el agua porque:
a. pesa menos que el agua.
b. pesa más que el agua.
c. es menos denso que el agua.
d. es más denso que el agua.
CONTESTE LA PREGUNTA 6 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
A cuatro vasos que contienen volúmenes diferentes de agua se agrega una cantidad distinta de
una sustancia X de acuerdo con la siguiente tabla.
6. De acuerdo con la situación anterior, es válido afirmar que la densidad es
a.menor en el vaso 1
b.mayor en el vaso 2
c. mayor en el vaso 4
d.igual en los cuatro vasos
7. Si cogemos una goma y la partimos por la mitad:
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PGF03-R03
a. varía su volumen.
b. varía su densidad.
c. varía su color.
d. varía su masa.
8. La pipeta es un instrumento para medir:
a. masas.
b. superficies.
c. volúmenes.
d. longitudes.
9. Una piedra de forma irregular posee una masa de 30 gramos. Se introduce en una probeta
con agua y sube el nivel de la misma de 90 ml a 92 ml. ¿Cuál será la densidad de dicho sólido?
a. 18 g/ml.
b. 15 g/ml.
c. 15 ml.
d. 20 g/ml.
10. Si calentamos un cuerpo determinado aumenta:
a. su densidad.
b. su temperatura y su volumen.
c. su temperatura pero no su volumen.
d. su volumen pero no su temperatura.
11. La densidad de una sustancia A es de 3 g/cm 3, de otra B 3100 Kg/m3 y de una tercera C
2600 g/dm3. Podemos afirmar que:
a. La mayor densidad corresponde a la sustancia A.
b. La mayor densidad corresponde a la sustancia B.
c. La mayor densidad corresponde a la sustancia C.
d. Las tres sustancias tienen la misma densidad.
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UNIDAD II
TRANSFORMACIONES FÍSICAS DE LA
MATERIA
Propósito:
Explica los estados de la materia teniendo en cuenta el movimiento de sus
moléculas y las fuerzas electrostáticas
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Emergencia en el vuelo 1368
“Dos recien casados afrontan las consecuencias de su luna de miel submarina”
“Si hay algún médico a bordo, por favor, que encienda la luz para llamar a la azafata” “Soy
médica de una sala de emergencias”, dije a la aeromoza. Una joven pareja ocupaba los dos
asientos del fondo. Los sollozos de ella se podían escuchar en toda la cabina de pasajeros.
“Hola soy médica. ¿Qué le pasa? El joven me miro desconcertado. “Se echó a llorar, no se por
qué”. “Vienen de Miami” “Estamos de luna de miel”, explicó él tímidamente. Ella asintió. “Han
peleado” No respondió ella. ¡Si es el viaje más maravilloso que he hecho en mi vida!. Pero
ahora me quiero morir...
El adoptó una expresión de: ¿Podría arreglar esto, por favor? ¿Su esposa se atiende con un
siquiatra? ¿Sufre de depresión?. No, contestó. Es muy sana. La miré. “Dime qué te pasa”.
“Nada estoy muy triste”. ¿Por volver a casa? Negó con la cabeza. “Quiero llegar a casa”, dijo
sollozando. “Extraño a mis pe... pe... perros”. ¿Has tomado alguna vez algún medicamento
para la depresión? No.¡nunca! dijo dando un manotazo en el asiento delantero. ¿Cuándo
empezaste a sentirte triste? Más acertado sería haber dicho “histérica”. ¿Cuándo empezó?,
insistí con el esposo. “Poco después del despegue”.
¿Qué podía producir síntomas siquiátricas en un avión que vuela a altitud de crucero?
¿Hipoxia? ¿Un accidente cerebrovascular leve? O quizás sólo estaba atravesando una crisis
existencial, comprendiendo por primera vez, a 10.000 metros de altura, lo vacía que puede ser
la existencia. Así que viene de Miami, ¿cierto?.De Bimini, dijo él. “De las Bahamas”. De allí
volamos a Miami. ¿Y cómo te sentías entonces?, repuse dirigiéndome a ella. ¿En el avión?...
No muy bien, respondió. “Creo que esto de casarnos fue un gran error”. ¿Qué hacían en
Bimini?, continué. “Bucear”, precisó él. ¿Todo el tiempo? “Sí. Pasamos un curso en el
balneario”. “Yo también buceo”, comenté. ¿Cómo sacaste tu certificado? ¿PADI y NAUI? Me
miró sin entender. “Pues...no lo sé”. Un curso en un balneario.
El buceo no es deporte que pueda tomarse a la ligera, y muchos de estos cursos sólo ofrecen
un entrenamiento mínimo. Cuando voy a bucear, generalmente lo hago con otros médicos que,
claro, saben de seguridad. Pero una vez me fui sola a uno de estos balnearios del Caribe que
promocionan el buceo. Fueron las peores vacaciones de mi vida. Esa semana el lugar estaba
lleno de amigos del propietario. Se permitía bucear a cualquiera, estuviera o no certificado.
Nadie utilizaba las tablas de buceo de la Armada, creadas para minimizar el riesgo de una mala
descompresión; ni computadoras de buceo; ni siquiera el sentido común. Bajaban 70 metros
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(una verdadera locura) para tomar una foto a un pollo de plástico atado a una estaca: la prueba
de que habían buceado con el pollo.
¿Cuánto es cinco por siete?, increpé a la muchacha. “No sé”. Más alarmado, él se inclinó y la
miró con fijeza. “Lo he olvidado. No puedo pensar”. Hizo un intento: ¿Veintiocho? Me volví
hacia él. ¿Llevaban algún registro mientras buceaban?. “Oh , sí”, dijo, y buscó en su bolso de
mano un cuaderno. Al menos eso les exigieron en el balneario. En los registros de buceo se
asienta la profundidad y duración de una inmersión. Ayuda a que uno entienda cuán cerca se
encuentra de los límites. Las dos grandes catástrofes médicas que pueden ocurrir durante el
buceo son el aeroembolismo y el mal de descompresión rápida. El aeroembolismo ocurre
cuando una burbuja de aire queda atrapada en el torrente sanguíneo; suele ocurrir cerca de la
superficie, aunque es posible a cualquier profundidad. El mal de descompresión, en el que el
aquejado se dobla literalmente del dolor, puede resultar de una larga inmersión en aguas
profundas.
La clave es el nitrógeno. A medida que el buzo desciende, la presión ambiental se incrementa
drásticamente. A once metros bajo la superficie se duplica, y a 30 metros alcanza cuatro
atmósferas. Tanta presión empuja el oxígeno del aire que respira el buzo y, más importante, el
nitrógeno, hacia sus tejidos. El nitrógeno extra se queda allí hasta el regreso a la superficie. Si
se regresa despacio, sale gradualmente de los tejidos sin problemas. Pero si se hace
precipitadamente, la súbita diferencia de presión ambiental obliga al nitrógeno a pasar de
nuevo a su forma gaseosa, como burbuja. Pueden formarse dondequiera: en los músculos,
donde causan fuertes dolores al deformar y desgarrar las fibras musculares; en las
articulaciones, donde pueden infligir un dolor aun más fiero; en la sangre, donde pueden iniciar
la formación de un coágulo; en el corazón, donde pueden producir un infarto del miocardio; y
en el cerebro, donde pueden ocasionar desde una leve pérdida de memoria hasta el daño
irreparable de un accidente cerebrovascular severo.
Tomé el registro de buceo. Los buzos controlan su exposición al nitrógeno bajo altas presiones
mediante las tablas de buceo, un conjunto de cálculos basados en cuánto tiempo se puede
estar bajo el agua sin experimentar el mal de descompresión rápida. La Armada, al parecer,
infirió que el usuario siempre sería uno de sus jóvenes y saludables buzos, no un turista
maduro y con sobrepeso. Y las tablas son complicadas, especialmente en inmersiones
múltiples, que van dejando en los tejidos residuos de nitrógeno de la anterior. Abrí el registro,
donde había asentado diez días de inmersiones. La primera había sido de ocho metros, y las
dos siguientes, de once. Después, continuaban profundizando, por períodos cada vez más
largos. Al final era obvio que la pareja había estado jugando con los límites del mal de
descompresión rápida.
¿Usaron las tablas de buceo?, inquirí mirándole a él. “Todos los días”, dijo. ¿Y ayer?
¿Bucearon ayer? “Claro”, dijo. “Era nuestro último día”. Una regla de buceo es que no se debe
practicar el día antes de viajar por avión. Las tablas se crearon para el nivel del mar, pero a
gran altura la presión atmosférica es considerablemente menor, por lo que puede ocurrir una
rápida liberación de nitrógeno y formación de burbujas. Los pueden presentarse cuando el
avión alcanza su altitud de crucero.
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Recordé que entre los signos del mal se relacionan leve déficit cognoscitivo. ¿Incluirían un
ataque de llanto? Quizás. El tratamiento recomendado para el mal de descompresión rápida
consiste en internar al paciente en una cámara hiperbárica, así como apoyarle con oxígeno e
hidratación. La presión de la cámara devuelve el nitrógeno a los tejidos, donde es posible
disiparlos en circunstancias controladas y en presencia del vital oxígeno. Si esta joven era
víctima del mal, necesitaba meterse cuando antes en una cámara hiperbárica. Haríamos escala
en Louisville, Kentucky. Seguramente habría alguna.
Me dirigí a la cabina de mando. ¿Necesitará una ambulancia?, me preguntó el piloto.
“Cualquier cosa con oxígeno”, le respondí. Cuando aterrizamos en el aeropuerto de Louisville,
los paramédicos nos estaban esperando. Ella los vio y lloró con más fuerza. ¡Qué vergüenza!,
gimió.
Esperé hasta que se fueron. Como suelen decir los buzos, habían “empujado” las tablas, y por
alguna razón sólo ella se había afectado. Con esto terminaría su breve incursión en el buceo.
El mal de descompresión rápida ocasiona en el sistema circulatorio cambios sutiles, pero
duraderos. A quien lo ha padecido alguna vez, los médicos le advierten que mejor se quede
bronceando en la orilla.
Signos vitales, discovery. año 2000.
a) Realizar la lectura, identificando las palabras desconocidas para luego consultar su
significado.
b) ¿Qué entiendes por descompresión?
c) ¿Cuáles son las dos grandes catástrofes que les puede ocurrir a los buzos?
d) ¿Cuáles son los efectos de la descompresión en nuestro organismo?.
e) ¿Qué precauciones hay que tener en cuenta al bucear?
f) Construye un mentefacto conceptual sobre descompresión.
g) Construye un mentefacto conceptual sobre anabolismo.
h) ¿qué tratamiento debe llevarse a cabo con un paciente que sufra el mal de
descompresión?
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LOS CINCO ESTADOS DE LA MATERIA
Los diferentes estados en que podemos encontrar la materia de este universo en el que
vivimos se denominan estados de agregación de la materia, porque son las distintas maneras
en que la materia se "agrega", distintas presentaciones de un conjunto de átomos.
Los estados de la materia son cinco:
1. Sólido
2. Líquido
3. Gaseoso
4. Plasma
5. Condensado de Bose-Einstein
Los tres primeros son de sobra conocidos por todos nosotros y los encontramos en numerosas
experiencias de nuestro día a día. El sólido lo experimentamos en los objetos que utilizamos, el
líquido en el agua que bebemos y el gas en el aire que respiramos.
El plasma es un estado que nos rodea, aunque lo experimentamos de forma indirecta. El
plasma es un gas ionizado, esto quiere decir que es una especie de gas donde los átomos o
moléculas que lo componen han perdido parte de sus electrones o todos ellos. Así, el plasma
es un estado parecido al gas, pero compuesto por electrones, cationes (iones con carga
positiva) y neutrones. En muchos casos, el estado de plasma se genera por combustión.
El Sol situado en el centro de nuestro sistema solar está en estado de plasma, no es sólido, y
los conocidos tubos fluorescentes contienen plasma en su interior (vapor de mercurio). Las
luces de neón y las luces urbanas usan un principio similar. La ionosfera, que rodea la tierra a
70,80 km de la superficie terrestre, se encuentra también en estado de plasma. El viento solar,
responsable de las deliciosas auroras boreales, es un plasma también.
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PGF03-R03
En realidad, el 99% de la material conocida del universo se encuentra en estado de plasma.
Aunque también es verdad que sólo conocemos el 10% de la material que compone el
universo. Esto significa que el escaso 105 de materia que hemos estudiado, el 99% es plasma,
o sea, casi todo es plasma en el universo.
Es interesante analizar que los griegos sostenían que el universo estaba formado por cuatro
elementos: aire, agua, tierra y fuego. Haciendo un símil, podríamos asignar un elemento físico
a cada elemento filosófico:
Aire – Gas
Agua – Líquido
Tierra – Sólido
Fuego – Plasma
¿Dónde podemos incluir el condensado de Bose - Einstein?
Condensado de Bose – Einstein
En 1920, Santyendra Nath Bose desarrolló una estadística mediante la cual se estudiaba
cuándo dos fotones (¿qué son los fotones?), debían ser considerados como iguales o
diferentes. Envió sus estudios a Albert Einstein, con el fin de que le apoyara a publicar su
novedoso estudio en la comunidad científica y, además de apoyarle, Einstein aplicó lo
desarrollado por Bose a los átomos. Predijeron en conjunto el quinto estado de la materia en
1924.
No todos los átomos siguen las reglas de la estadística de Bose-Einstein. Sin embargo, los que
lo hacen, a muy bajas temperaturas, se encuentran todos en el mismo nivel de energía.
Es difícil entender intuitivamente qué significa el Condensado de Bose-Einstein (CBE). En el
CBE, todos los átomos se encuentran en el mismo lugar, aunque esto va en contra de todo lo
que vemos a nuestro alrededor.
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PGF03-R03
Hemos considerado una visión intuitiva de la estructura de un átomo representando el núcleo
(formado por protones y neutrones) por una bolita maciza roja, y la corteza de electrones que lo
rodean por una bola hueca roja también. La bola con un punto en el centro constituye un átomo
completo eléctricamente neutro.
ESTADO SÓLIDO
Las partículas que lo forman se encuentran ordenadas espacialmente, ocupando posiciones
fijas, dando lugar a una estructura interna cristalina, debido a que las fuerzas intermoleculares
son muy fuertes.
Las partículas pueden ser: moléculas, átomos o iones.
Si las partículas son ÁTOMOS, los mismos están unidos por enlaces covalentes que son muy
fuertes, pero los átomos deben mantener una posición fija, sino el enlace se rompe. Estos
sólidos son muy duros, pero frágiles, y presentan punto de fusión y ebullición elevadas, como
el DIAMANTE.
Si las partículas son MOLÉCULAS, las mismas se encuentran unidas entre si por las fuerzas
de Van der Waals, que son débiles. Estos sólidos son blandos, y presentan puntos de fusión y
ebullición bajos, como el AZÚCAR.
Si las partículas son IONES:
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PGF03-R03
• puede tratarse de metales: iones positivos rodeados de electrones, que son buenos
conductores de la corriente eléctrica, duros y presentan puntos de fusión y ebullición altos,
como por ejemplo COBRE, ORO, PLATA.
• puede tratarse de compuestos iónicos: debido a la fuerte atracción electrostática entre los
iones opuestos, son sólidos duros, pero frágiles y no conducen la corriente eléctrica. Cuando se
encuentran en solución diluida, dicha solución conduce la corriente eléctrica.
FORMA
VOLUMEN
COMPRESIBILIDAD
FUERZAS
INTERMOLECULARES
TODOS LOS SÓLIDOS TIENEN FORMA PROPIA.
Todos los sólidos tienen volumen propio.
Los sólidos no pueden comprimirse.
En un sólido las fuerzas intermoleculares que predominan son
las de ATRACCIÓN.
Los sólidos se clasifican en dos grandes grupos:
Sólidos Amorfos
Sólidos Cristalinos
SÓLIDO AMORFO
Un sólido amorfo es un tipo de solido que no posee una
forma externa definida ni distribuida ordenada de las
moléculas en su estructura interna. Algunos sólidos amorfos
se componen de moléculas grandes y complejas, muchos
otros son moléculas que no se pueden aplicar bien. Entre los
sólidos amorfos más conocidos están el hule y el vidrio.
La intensidad de las fuerzas intermoleculares de un sólido
amorfo es variable, por lo que funden a una temperatura
específica, sino se reblandecen dentro de cierto inventario de
temperatura.
SÓLIDOS CRISTALINOS
Llamados también sólidos auténticos, son aquellos cuerpos que se presentan con una forma
externa definida y una distribución molecular regular y perfectamente distribuida.
Los sólidos cristalinos se pueden identificar fácilmente porque:
Se presentan en cristales definidos, visibles con o sin microscopio.
Se funden a temperaturas definidas.
pueden romperse más fácilmente en unas direcciones que en otras.
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PUNTO DE FUSIÓN O DE CONGELAMIENTO
Es la temperatura a la que un líquido sometido a una presión determinada se transforma en
sólido.
El punto de fusión de un líquido puro (no mezclado) es en esencia el mismo que el punto de
fusión de la misma sustancia en su estado sólido, y se puede definir como la temperatura a la
que el estado sólido y el estado líquido de una sustancia se encuentra en equilibrio.
Si aplicamos calor a una mezcla de sustancia sólida y líquida en su punto de solidificación, la
temperatura de la sustancia permanecerá contante hasta su licuación total, ya que el calor se
absorbe, no para calentar la sustancia, sino para aportar el calor latente de la fusión. Del mismo
modo, si se sustrae el calor de una mezcla de sustancia sólida y líquida en su punto de
solidificación, la sustancia permanecerá a la misma temperatura hasta solidificarse
completamente, pues el calor es liberado por la sustancia en su proceso de transformación de
líquido a sólido. Así, el punto de solidificación o el punto de fusión de una sustancia pura
pueden definirse como la temperatura a la que la solidificación o fusión continúan una vez
comenzado el proceso.
Todos los sólidos se funden al calentarse y alcanzar sus respectivos puntos de fusión, pero la
mayoría de los líquidos pueden permanecer en este estado aunque se enfríen por debajo de su
punto de solidificación. Un líquido puede permanecer en este estado de sobreenfriamiento
durante cierto tiempo. Este fenómeno se explica por la teoría molecular, que define a las
moléculas de los sólidos como moléculas ordenadas, y a las de los líquidos, desordenadas.
Para que un líquido se solidifique, necesita tener un núcleo (un punto de orden molecular)
alrededor del cual pueden cristalizar las moléculas desordenadas.
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TRANSFERENCIA DE CALOR EN SÓLIDOS
Proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre
diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura.
Cuando se añade suficiente calor a un sólido por debajo de su temperatura de fusión, su
temperatura se eleva. Cuando se añade suficiente calor para que el sólido alcance su punto de
fusión, se requiere calor adicional para que se convierta en líquido.
Durante este proceso de fusión la temperatura permanece constante hasta que toda la
sustancia se ha fundido. Una vez terminado el proceso, si se continúa añadiendo calor, se
observa incremento de temperatura del líquido hasta alcanzar el punto de ebullición. Esto se
ilustra en el gráfico en los primeros tres segmentos de la curva de calentamiento.
La cantidad de calor necesaria para fundir un gramo de un solido en su punto de fusión se
llama calor de fusión.
El calor molar de fusión ( H fus ; kJ/mol) es la cantidad de calor necesaria para fundir
una mol de sólido en un punto de fusión.
El calor de fusión depende de las fuerzas intermoleculares de atracción en el estado
sólido. Esta fuerza “mantiene juntas a las moléculas” en forma sólida.
Los calores de fusión suelen ser más altos para sustancias con punto de fusiones
mayores.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
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ESTADO LÍQUIDO
Un líquido es un fluido cuyo volumen) es constante en condiciones de temperatura y presión
constantes y su forma es esférica. Sin embargo, debido a la gravedad ésta queda definida por
su contenedor. Un líquido ejerce presión en el contenedor con igual magnitud hacia todos los
lados. Si un líquido se encuentra en reposo, la presión que ejerce esta dada por: Donde ρ es la
densidad) del líquido y z es la distancia del punto debajo de la superficie.
Los líquidos presentan tensión superficial y capilaridad, generalmente se expanden cuando se
incrementa su temperatura y se comprimen cuando se enfrían. Los objetos inmersos en algún
líquido
son
sujetos
a
un
fenómeno
conocido
como
flotabilidad.
Las moléculas en el estado líquido ocupan posiciones al azar que varían con el tiempo.
Las distancias intermoleculares son constantes dentro de un estrecho margen.
Cuando un líquido sobrepasa su punto de ebullición cambia su estado a gaseoso, y cuando
alcanza
su
punto
de
congelación
cambia
a
sólido.
Por medio de la destilación fraccionada, los líquidos pueden separarse de entre sí al
evaporarse cada uno al alcanzar sus respectivos puntos de ebullición. La cohesión entre las
moléculas de un líquido no es lo suficientemente fuerte por lo que las moléculas superficiales
se pueden evaporar.
Tensión superficial
Los líquidos presentan una propiedad denominada tensión
superficial que se manifiesta en la interfase líquido-aire cuando el
líquido está en un recipiente abierto. En rigor, es un caso
particular de la tensión que se origina en la superficie de
separación entre dos fases distintas cualesquiera. Esta propiedad
se origina en el hecho de que en el interior de un líquido, cada
molécula está rodeada por otras que ejercen sobre ella una
atracción prácticamente igual en todas las direcciones. Sobre una molécula de la superficie, en
cambio, se ejerce una atracción neta hacia el interior del líquido:
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
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PGF03-R03
Como consecuencia de esta atracción, la superficie del líquido tiende siempre a contraerse
hasta presentar un área mínima (la esfera es la forma que tiene el área superficial más
pequeña para un volumen dado), comportándose como si estuviera sometida a un estado de
tensión, como lo hace una lámina de goma estirada. No obstante, la naturaleza química de esa
lámina superficial es exactamente igual a la del seno del líquido.
La tensión superficial se manifiesta en el hecho de que cuerpos de mayor densidad que el agua
(mosquitos, agujas, polvo, etc.) floten sobre la superficie de un charco, en el ascenso de
algunos líquidos y el descenso de otros en el interior de tubos capilares sumergidos
parcialmente en ellos, en la formación de gotas de un líquido que se derrama o en el extremo
de una bureta, en la formación de meniscos convexos o cóncavos en la superficie libre de
líquidos contenidos en pipetas, vasos, etc.
La formación de burbujas por agitación de una solución acuosa de jabón o detergente se debe
al efecto depresor de la tensión superficial solución-aire (efecto detersivo) del jabón o
detergente. Una medida de las fuerzas hacia adentro que deben vencerse para expandir el
área superficial de un líquido está dada por la tensión superficial. La tensión superficial es la
energía requerida para aumentar el área superficial de un líquido en una unidad de área. Por
ejemplo, la tensión superficial del agua a 20°C es de 7,29.10-2 J/m2, lo que significa que es
necesario suministrar 7,29.10-2 J de energía para aumentar en 1 m 2 el área superficial de una
cantidad dada de agua. El agua tiene una tensión superficial elevada a causa de sus puentes
de hidrógeno. La tensión superficial del mercurio es aún mayor (0,46 J/m 2) a causa de los
enlaces metálicos, más fuertes aún, entre los átomos de mercurio.
Las fuerzas intermoleculares que unen moléculas similares unas a otras, como los puentes de
hidrógeno del agua, se llaman fuerzas de cohesión. Las fuerzas intermoleculares que unen una
sustancia a una superficie se llaman fuerzas de adhesión. El agua colocada en un tubo de
vidrio se adhiere al vidrio porque las fuerzas de adhesión entre el agua y el vidrio son más
intensas que las fuerzas de cohesión entre las moléculas del agua. Por ello, la superficie curva
o menisco, de la parte superior del agua tiene forma de U, como se observa en la parte
izquierda de la siguiente figura:
En el mercurio, en cambio, el menisco tiene una curva hacia abajo en los puntos en que el
metal hace contacto con el vidrio (parte derecha de la figura). En este caso las fuerzas de
cohesión entre los átomos de mercurio son mucho más intensas que las fuerzas de adhesión
entre los átomos de mercurio y el vidrio.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
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PGF03-R03
Si colocamos un tubo de vidrio de diámetro pequeño (un capilar) en agua, el líquido sube por el
tubo. La elevación de líquidos por tubos muy angostos se denomina acción capilar. Las
fuerzas de adhesión entre el líquido y las paredes del tubo tienden a aumentar el área
superficial del líquido. La tensión superficial del líquido tiende a reducir el área, y tira del líquido
subiéndolo por el tubo. El líquido sube hasta que las fuerzas de adhesión y cohesión se
equilibran con la fuerza de la gravedad sobre el líquido. La acción capilar ayuda a que el agua y
los nutrientes disueltos suban por el tallo de las plantas.
Viscosidad
La viscosidad es una propiedad que mide la resistencia a fluir y se manifiesta en toda la masa
de la sustancia. Es la propiedad inversa a la fluidez. Los valores de la viscosidad dependen de
la naturaleza del líquido y de la temperatura. Con respecto a la primera condición, se reconoce
que algunos son poco viscosos como los hidrocarburos livianos líquidos y otros muy viscosos
como el glicerol y los aceites minerales pesados. De los primeros se dice que son móviles
porque fluyen en forma tumultuosa provocando salpicaduras; en cambio los más viscosos
fluyen formando una vena líquida limitada por una superficie continua. Con respecto a la
influencia de la temperatura, la viscosidad de los líquidos disminuye exponencialmente con el
aumento de la temperatura, lo que se reconoce en la observación habitual de la disminución de
viscosidad de un aceite al calentarlo.
Se atribuye la viscosidad de un líquido al frotamiento entre las moléculas o las capas vecinas
de moléculas cuando se desplazan relativamente. La unidad utilizada para la viscosidad ( ) es
el Poise = g/cm.s; el nombre de la unidad deriva del apellido Poiseuille, investigador francés
quien hacia 1840 trabajaba en el tema de la circulación de la sangre sobre cuyo mecanismo
influye la viscosidad del fluido sanguíneo. El Poise es una unidad demasiado grande de modo
que usualmente las viscosidades de los líquidos comunes se expresan en centipoise = 0,01
Poise.
Viscosidades de líquidos expresadas en centipoise
Líquido
0°C
20°C
Agua
Metanol
Etanol
Eter dietílico
Glicerol
Benceno
Nitrobenceno
Tetracloruro de carbono
Mercurio
1,005
0,591
1,200
0,234
850
0,652
2,014
0,969
1,547
1,792
0,813
1,773
0,286
4600
0,912
1,329
1,684
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
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ESTADO GASEOSO
Expansión
Un gas no tiene forma ni volumen definidos. Adquiere la forma y el volumen del recipiente en el
que se encuentra.
Presión
Define el sentido del flujo de la masa gaseosa a menos que alguna causa lo impida.
Densidad
La densidad es la relación que existe entre la masa de una sustancia y su volumen. En el
estado gaseoso es menor que la densidad de la sustancia en estado sólido o estado líquido.
Difusión
Es el proceso de dispersión espontánea sin ayuda adicional, para que un gas ocupe
uniformemente un espacio. Es una característica propia de los gases.
ESTADO DE PLASMA
En el plasma ya sus componentes no son átomos, sino partículas individuales y núcleos de
átomos. Parece un gas, pero formado por iones (cationes -núcleos y protones con carga
positiva-, neutrones sin carga y electrones -con carga negativa-). Cada componente del estado
de plasma está cargada eléctricamente y el conjunto ocupa un gran volumen.
Los plasmas son gases calientes e ionizados.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
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PGF03-R03
Los plasmas se forman bajo condiciones de extremadamente alta energía, tan alta, en realidad,
que las moléculas se separan violentamente y sólo existen átomos sueltos. Más sorprendente
aún, los plasmas tienen tanta energía que los electrones exteriores son violentamente
separados de los átomos individuales, formando así un gas de iones altamente cargados y
energéticos. Debido a que los átomos en los plasma existen como iones cargados, los plasmas
se comportan de manera diferente que los gases y forman el cuarto estado de la materia. Los
plasmas pueden ser percibidos simplemente al mirar para arriba; las condiciones de alta
energía que existen en las estrellas, tales como el sol, empujan a los átomos individuales al
estado de plasma, el plasma forma en determinadas épocas del año, las conocidas auroras
boreales.
CONDENSADO DE BOSE-EINSTEIN
Es el estado de agregación de la materia que se da en ciertos materiales a muy bajas
temperaturas.
Mediante experimentos, los científicos han logrado enfriar
la
materia hasta temperaturas cercanas al cero absoluto (273ºC), dejando literalmente congelados los átomos.
A esta temperatura extrema surge un fascinante nuevo
estado de la materia: el condensado de Bose-Einstein.
En este estado de la materia, todos los átomos se
encuentran en un mismo lugar. En la figura, la única bola
representa la posición donde se hayan todos lo átomos, pero no uno sobre otro, sino todos
ocupando el mismo espacio físico.
Para hacernos una idea de lo que sería un objeto cotidiano estando en estado de BoseEinstein, proponemos imaginar que varias personas estuvieran sentadas en la misma silla, no
una sentada sobre otra, sino literalmente todas sentadas en la misma silla, ocupando el mismo
espacio en el mismo momento.
También han sido descritos o vistos varios otros estados de la materia menos comunes.
Algunos de estos estados incluyen cristales líquidos, condensados fermiónicos, superfluídos,
supersólidos y el correctamente denominado "extraña materia"
TRANSICIONES DE LA MATERIA
La transformación de un estado de la materia a otro se denomina transición
de fase. Las transiciones de fase más comunes tienen hasta nombre. Por
ejemplo, los términos derretir y congelar describen transiciones de fase
entre un estado sólido y líquido y los términos evaporación y condensación
describen transiciones entre el estado líquido y gaseoso. Las transiciones
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PGF03-R03
de fase ocurren en momentos muy precisos, cuando la energía (medida en temperatura) de
una sustancia de un estado, excede la energía permitida en ese estado. Por ejemplo, el agua
líquida puede existir a diferentes niveles de temperatura.
El agua fría para beber puede estar alrededor de 4ºC. El agua caliente para la ducha tiene más
energía y, por lo tanto, puede estar alrededor de 40ºC.
Sin embargo, a 100ºC en condiciones normales, el agua empezará una transición de fase y
pasará a un estado gaseoso. Por consiguiente, no importa cuán alta es la llama de la cocina, el
agua hirviendo en una cacerola se mantendrá a 100ºC hasta que toda el agua haya
experimentado la transición al estado gaseoso. El exceso de energía introducido por la alta
llama acelerará la transición de líquido al gas; pero no cambiará la temperatura.
DIAGRAMA DE FASE
Se denomina diagrama de fase a la
representación gráfica de las
fronteras entre diferentes estados
de la materia de un sistema, en
función de variables elegidas para
facilitar el estudio del mismo.
Cuando
en
una
de
estas
representaciones todas las fases
corresponden
a
estados
de
agregación diferentes se suele
denominar diagrama de cambio de
estado.
En ciencia de materiales se utilizan
ampliamente los diagramas de fase
binarios,
mientras
que
en
termodinámica se emplean sobre todo los diagramas de fase de una sustancia pura.
Diagrama de fase de una sustancia pura
Los diagramas de fase más sencillos son los de presión - temperatura de una sustancia pura,
como puede ser el del agua. En el eje de ordenadas se coloca la presión y en el de abscisas la
temperatura. Generalmente, para una presión y temperatura dadas, el cuerpo presenta una
única fase excepto en las siguientes zonas:
Punto triple: En este punto del diagrama coexisten los estados sólido, líquido y gaseoso. Estos
puntos tienen cierto interés, ya que representan un invariante y por lo tanto se pueden utilizar
para calibrar termómetros.
Los pares (presión, temperatura) que corresponden a una transición de fase entre:
Dos fases sólidas: Cambio alotrópico;
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PGF03-R03
Entre una fase sólida y una fase líquida: fusión - solidificación;
Entre una fase sólida y una fase vapor (gas): sublimación - deposición (o sublimación inversa);
Entre una fase líquida y una fase vapor: vaporización - condensación (o licuefacción).
Es importante señalar que la curva que separa las fases vapor-líquido se detiene en un punto
llamado punto crítico. Más allá de este punto, la materia se presenta como un fluido supercrítico
que tiene propiedades tanto de los líquidos como de los gases. Modificando la presión y
temperatura en valores alrededor del punto crítico se producen reacciones que pueden tener
interés industrial, como por ejemplo las utilizadas para obtener café descafeinado.
Es preciso anotar que, en el diagrama PV del agua, la línea que separa los estados líquido y
sólido tiene pendiente negativa, lo cual es algo bastante inusual. Esto quiere decir que
aumentando la presión el hielo se funde, y también que la fase sólida tiene menor densidad
que la fase líquida.
CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA
La materia cambia de un estado a otro por efecto de la temperatura y presión, ya sea
aumentando o disminuyendo la energía calórica. En la naturaleza es frecuente observar que la
materia cambia de un estado a otro. Tal vez el ejemplo más conocido sea el caso del agua, que
se puede encontrar en forma sólida, líquida y gaseosa.
Se reconocen 2 tipos de cambios de estado: Progresivos y regresivos.
1. Cambios de estado progresivos: Los cambios de estado progresivos se producen cuando
se aplica calor a los cuerpos y son: sublimación progresiva, fusión y evaporación.
Sublimación progresiva: Este cambio se produce cuando un cuerpo pasa del estado sólido al
gaseoso directamente. Ejemplo: sublimación del yodo, sublimación de la naftalina.
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Fusión: Es el paso de una sustancia, del estado sólido al líquido por la acción del calor. La
temperatura a la que se produce la fusión es característica de cada sustancia. Por ejemplo, la
temperatura a la que ocurre la fusión del hielo es 0º C. La temperatura constante a la que
ocurre la fusión se denomina Punto de Fusión. A esta temperatura existe un equilibrio entre el
estado cristalino de alta ordenación y el estado líquido más desordenado.
Evaporación: Es el paso de una sustancia desde el estado líquido al gaseoso. Este cambio de
estado ocurre normalmente a la temperatura ambiente, y sin necesidad de aplicar calor. Bajo
esas condiciones, sólo las partículas de la superficie del líquido pasarán al estado gaseoso,
mientras que aquellas que están más abajo seguirán en el
estado inicial.
Sin embargo, si se aplica mayor calor, tanto las partículas de
la superficie como las del interior del líquido podrán pasar al
estado gaseoso. El cambio de estado así producido se llama
Ebullición. La temperatura que cada sustancia necesita para
alcanzar la ebullición es característica de cada sustancia y se
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denomina Punto de Ebullición. Por ejemplo, el punto de ebullición del H2O a nivel del mar es
100º C.
¡Pilas con esto!
La temperatura a la que ocurre la fusión o la ebullición de una sustancia es un valor constante,
es independiente de la cantidad de sustancia y no varía aun cuando ésta continúe
calentándose.
2. Cambios de estado regresivos: Los cambios de estado regresivos son aquellos que se
producen cuando los cuerpos se enfrían.
Se reconocen 3 tipos: Sublimación regresiva, solidificación y condensación.
SUBLIMACIÓN REGRESIVA
Es el cambio de estado que ocurre cuando una sustancia gaseosa
se vuelve sólida, sin pasar por el estado líquido.
(pídele a tu profesor de química que te Lo explique mejor con el
yodo
Metálico en el laboratorio)
Solidificación: Es el paso de una sustancia desde el estado líquido
al sólido. Este proceso ocurre a una temperatura característica para
cada sustancia denominada punto de solidificación y que coincide
con su punto de fusión.
Condensación: Es el cambio de estado que se produce en una
sustancia al pasar del estado gaseoso al estado líquido. La temperatura a la que ocurre esta
transformación se llama punto de condensación y corresponde al punto de ebullición.
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1. Completar las siguientes afirmaciones con la palabra clave:
Estado de agregación en el que las fuerzas de atracción entre partículas son muy
débiles: (1)_______.
Estado de agregación con forma definida: (2)_______.
Estado de agregación con forma indefinida pero con volumen definido: (3)_______.
2.
Realiza el siguiente apareamiento:
Paso de sólido a líquido
Paso de líquido a gas
Paso de gas a líquido
Paso de líquido a sólido
Paso de sólido a gas
Paso de gas a sólido
Vaporización ( )
Fusión ( )
Solidificación ( )
Sublimación regresiva ( )
Condensación ( )
Sublimación ( )
3. Indica qué cambio de estado tiene lugar en las siguientes situaciones
La ropa tendida se seca
El hielo se derrite
Se empaña un espejo al respirar sobre él
El agua hierve
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El agua se congela
4. Completar el siguiente cuadro:
CARACTERÍSTICAS DE LOS DIFERENTES ESTADOS DE LA MATERIA
SÓLIDOS
LÍQUIDOS
GASES
COMPRESIBILIDAD
VOLUMEN
GRADOS DE LIBERTAD
EXPANSIBILIDAD
5. Empleando el siguiente diagrama de fase, explica la que estados coexisten entre los
puntos A, B, C y D
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6. Explica en qué se diferencian el estado de plasma y el estado de Bose- Eintein.
7. ¿Por qué una sustancia como el agua puede encontrarse en los tres estados? ¿Qué le
ocurre a sus moléculas?
8. Realiza un dibujo de cómo estarían las moléculas de agua en un sólido, otro dibujo de cómo
estarían en un líquido y otro para un gas. (Representa cada molécula de agua como si fuese
una bola).
9. Explica la diferencia entre solidos amorfos y cristalinos. Menciona ejemplos en cada caso.
10. Analiza las siguientes gráficas y responde:
a) ¿Qué tipo de curva se representa?¿por qué?
b) ¿Cuál es la temperatura de fusión y de ebullición?
a) ¿Qué tipo de curva representa el gráfico?
b) ¿ a qué temperatura ocurre la solidificación y la condensación?
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1.
A.
B.
C.
D.
Se denomina punto de ebullición al:
Cambio de líquido a gas
al tiempo en que tarda un líquido en pasar al estado gaseoso
a la temperatura a la cual un sólido funde, a una presión determinada.
Cambio de gas a sólido
2. Si se produce una fusión, significa que el nuevo estado en que se encuentra la sustancia
es:
A. Sólido
B. Liquido
C. Gas
D. Plasma
3.
A.
B.
C.
D.
Una de las características de los gases es:
Su forma y volumen propio.
Su capacidad de fluir.
Su capacidad de expansión
Su espacio nulo entre las partículas que lo componen.
4.
A.
B.
C.
D.
De acuerdo con la teoría cinética de los líquidos, estos poseen:
elevada fuerza de atracción entre sus partículas
las partículas muy separadas entre sí
partículas con energía cinética
Volumen definido.
5.
A.
B.
C.
D.
El cambio del estado gas al estado sólido se denomina:
condensación
sublimación
sublimación regresiva
Solidificación
6.
A.
B.
C.
D.
Para transformar un sólido en líquido, se debe:
elevar la temperatura
disminuir las fuerzas intermoleculares
aumentar la energía cinética de sus partículas
disminuir la energía cinética de sus partículas
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PGF03-R03
7. Fase que adquieren los gases cuando se someten a muy bajas temperaturas y se da la
ruptura de las moléculas:
A. Condensado de Bose- Einstein
B. Gas
C. Plasma
D. Superfluido
CONTESTE LAS PREGUNTAS 8 A 10 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE GRÁFICA
El diagrama de fase de una sustancia Y es el siguiente:
8. De acuerdo con el diagrama anterior, si la sustancia Y pasa de las condiciones G a las E
y viceversa , los cambios de estado que experimenta son:
A. evaporación y fusión
B. evaporación y condensación
C. sublimación y condensación
D. condensación y solidificación
9. El punto triple es un punto en un diagrama de equilibrio de fases en el que
exclusivamente:
A. Coexisten tres estados de agregación
B. El líquido no se puede transformar en gas
C. Coexisten en equilibrio tres fases
D. El sólido no puede pasar a estado gaseoso
10. Entre los puntos A y B coexisten los estados:
A. Sólido - liquido
B. Sólido -gas
C. Gas -sólido
D. Liquido-liquido
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UNIDAD III
TRANFORMACIONES QUÍMICAS DE LA MATERIA
Propósito:
Conocer y clasificar reacciones químicas y describirlas por medio de símbolos en
ecuaciones químicas, además de interpretar la información que estas nos
proporcionan.
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LA TECNOLOGÍA DE LOS TELEVISORES
Aproxímate al trabajo científico TV de plasma y de LCD
Los monitores de plasma y cristal líquido (LCD) ya no son artículos de ficción científica. Cada
día, las tecnologías de los televisores “finitos” están más accesibles. Y aunque todavía son
bastante desconocidos, los nuevos aparatos ya han conquistado a muchos consumidores,
quienes les consideran mucho más que un simple electrodoméstico.
El plasma y el LCD han revolucionado la producción de televisores planos de pantalla grande;
no solo mejoran la calidad de la imagen, sino que suponen un importante ahorro en el consumo
de energía. Otra innovación es el campo de visión, que se ve ampliado hasta 170 grados con
relación al plano de la pantalla sin que haya distorsiones. Es decir, no importa desde donde se
mire la pantalla, la imagen siempre se ve perfecta.
Dada su tecnología, la producción de un televisor de estas características es más costosa que
la de uno convencional. Sin embargo, los fabricantes de monitores continúan la inversión en
aparatos con pantallas superiores a 40 pulgadas, tamaños que no serían posibles con la
tecnología antigua de rayos catódicos, tanto por la baja calidad de imagen como por el altísimo
consumo de energía que supondrían. Por ahora, el plasma lleva la ventaja en los televisores
domésticos y el cristal líquido domina el mercado de monitores para computadores.
La tecnología LCD
Los monitores de cristal líquido LCD, son ya conocidos por los usuarios de computadores con
pantalla plana. Pero esta tecnología es ya realidad en los televisores domésticos. Las pantallas
de LCD tienen excelente campo visual, contraste y nitidez. Además, el ahorro de energía
puede llegas hasta un 40% . El uso del cristal líquido en monitores de grandes tamaños ha
crecido en los últimos dos años. El obstáculo principal residían en la fabricación de un “mother
glass” (substrato de vidrio producido específicamente para LCD) para monitores superiores a
21 pulgadas.
El brillo de la imagen, uno de los puntos débiles del LCD, ha sido mejorado con el uso de la
tecnología TFT (thin-film transistor), un transistor que alimenta cada pixel de la pantalla de
forma separada. Sin embargo, el avance supuso un incremento en la complejidad del proceso
de fabricación, ya que un sustrato con cuatro paneles de resolución 800*600 pixeles usa unos
5,8 millones de transistores, más de lo que contiene un procesador Pentium.
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Comparado con los tubos de rayos catódicos, el LCD lleva otra ventaja además de la economía
de energía y la mejor calidad de imagen; según los fabricantes, la vida útil de un LCD es un
40% más larga. Por estos motivos, los televisores LCD se han convertido en el nuevo sueño de
consumo en el sector, quitándoles el puesto a los del plasma, ya establecidos como líderes en
el mercado de pantallas grandes, pero con precios más altos.
La tecnología plasma
El plasma es una de las tecnologías más retrasadas en cuanto a su implementación, pues se
inventó en Estados Unidos en 1964 y por costos tuvo que suspenderse su desarrollo. Es la
competencia directa de los televisores en cristal líquido en el mercado de los televisores finos.
En promedio, estos monitores tienen nueve centímetros de espesor (parecidos a un cuadro).
Esta tecnología se usa monitores con tamaño superior a 4 pulgadas. Es superior en lo que a
calidad de imagen se refiere, incluso comparados con las pantallas de LCD. L televisores de
plasma, que pueden tener hasta 60 cm de diámetro, son superados por los del LCD en algo
que es fundamental para el consumo: el consumo de energía. Las de plasma consumen hasta
un 10% más que el cristal líquido de proporciones semejantes.
Los fabricantes han invertido sobre todo en el mercado corporativo, por lo menos hasta que los
precios se reduzcan a niveles más asequibles al consumidor doméstico. Aun así, ya hay
mercado para consumidores domésticos.
El gran diferencial de los televisores de plasma es la calidad de imagen. Los productos más
avanzadas llegan a un nivel de contraste hasta cinco veces más grande que sus similares de
LCD. El brillo y la resolución de imagen también bordean la perfección. Otro punto importante
es el peso, casi cuatro veces menor que el de un TV de rayos catódicos.
Reacciones químicas en TV de plasmas
Su funcionamiento es muy similar al LCD pero en vez de contar con celdas liquidas, tienen
capsulas rellenas por dos gases nobles: xenón y neón. Por cada punto hay tres capsulas, una
de cada color junto con una pantalla de fosfato y, cuando se requiere desplegar un color en
particular, se envía el voltaje necesario a través del electrodo para lograr la excitación de las
capsulas. Con la combinación exacta de ellas, se despliega el tono requerido.
El TV plasma en lugar de emitir electrones a través del tubo catódico, utiliza una rejilla rellena
de gas entre dos cristales separados por una distancia de 0.1 mm, cada uno de ellos con sus
propios electrodos.
En cada intersección de la rejilla hay partículas de fósforos de tres colores distintos: rojo, verde
y azul. La aplicación de un alto voltaje activa una emisión ultravioleta que reacciona con los
fósforos lo que produce los colores que se exponen en la pantalla en forma de imagen.
Los técnicos continúan el perfeccionamiento de esta tecnología, que busca la creación de tres
filtros distintos (rojo, verde y azul) para obtener la gama completa de colores: del negro más
denso al blanco más luminoso.
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Para apreciar todo el esplendor de una imagen de plasma hay que observarla desde cierta
distancia: entre 1,5 y 2 m. como mínimo a menos distancias, los fósforos de hacen demasiado
visibles de la impresión de la imagen de videos se componen de una serie de puntos de color.
Hasta que no se consiga crear fósforos más pequeños, es mejor mantener las distancias
recomendadas: tres metros de distancia.
El televisor del siglo pasado llevaba incorporado un tubo a través el cual un haz de rayos
catódicos generaba las imágenes que se plasmaba en la pantalla. La longitud de ese tubo era
la que marcaba el fondo o profundidad del aparto de televisión, Lo que hacia conferir ese
aspecto de “caja”. Pero a partir de ahora, con las pantallas de plasmas, el televisor adquiere la
categoría de obra de arte en toda regla; no solo se puede colocar en la pared, si no que su
marco se puede adaptarlo al estilo del mobiliario: aluminio pulido, madera de olmo veteado…
Además, en un futuro próximo, se podrá habilitar un protector de pantalla “decorativo y
ornamental” para disimular el aparato de televisión; por ejemplo, cuando el televisor este en
modo stan by (apagado), se podrá colocar la foto de un cuadro, como si fuera un telón,
desaparecerá poco a poco al encender el aparato.
1. ¿Qué conocimientos de la materia, implico el desarrollo de la tecnología de estos
televisores?
2. ¿Cómo se relacionan la ciencia, la tecnología y la sociedad en la producción de este tipo
de televisores?
3. ¿qué ventajas tienen los televisores de plasma?
4. ¿Qué ventajas presentan los LCD?
5. Si usted fuera a comprar un televisor. ¿Cuál de los dos tipos elegiría y por qué?
6. ¿Qué diferencia en cuanto a su composición existe entre la tecnología de plasma y la
tecnología LCD?
7. ¿Qué aspectos de la ciencia ha usado la comunidad de científicos para desarrollar esta
tecnología?
REACCIONES QUÍMICAS
Una reacción química es el proceso mediante el cual tiene lugar una transformación química.
Las reacciones químicas pueden llevarse a cabo en medios líquidos, sólidos o gaseosos, y
pueden ir acompañadas de cambios en las propiedades físicas tales como: producción de un
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
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gas, formación de un sólido (precipitado), cambio de color, desprendimiento o absorción de
calor, etc. De la misma manera que cada sustancia puede representarse por una fórmula
química, cada reacción química puede representarse por una ecuación química. En ella se
indican las sustancias que reaccionan o reactivos y las sustancias que se producen o productos
y las cantidades relativas de las mismas para la reacción en cuestión.
TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS
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CH4 + 2 O2
CO2 + 2 H2O
ECUACIÓN QUÍMICA
Información aportada por las ecuaciones químicas: estequiometria
El término estequiometría fue introducido en 1792 por el químico alemán Jeremías Richter
(1762-1807) para designar la ciencia que mide las proporciones de los elementos químicos.
Richter fue uno de los primeros químicos que observó que las masas de los elementos y las
cantidades en las que se combinan están en una relación constante. Actualmente, el término
estequiometría se utiliza para la deducción de información cuantitativa a partir de fórmulas y
ecuaciones.
Cálculos a partir de reacciones químicas
En una reacción química, los coeficientes de la ecuación igualada pueden multiplicarse o
dividirse por cualquier factor sin que cambie el significado de la ecuación. Las dos ecuaciones
siguientes proporcionan la misma información:
2H2 (g) + O2 (g)
H2 (g)+ 1/2 O2 (g)
2 H2O (l)
H2O (l)
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Las relaciones de una ecuación química pueden expresarse como relaciones de moléculas, de
moles y de masas, así como de volúmenes si están implicados gases. El siguiente ejemplo
ilustra la clase de información que puede deducirse de una ecuación química:
2 SO2 (g) + O2 (g)
2 SO3 (g)
Cada
Pueden relacionarse con
Para dar
2 moléculas de SO2
1 molécula de O2
2 moléculas de SO3
2 moles de SO2
128 g de SO2
1 mol de O2
32 g de O2
2 moles de SO3
160 g de SO3
Para resolver los problemas de estequiometría se siguen cuatro fases:
Escribir la ecuación química igualada.
Transferir en moles la información suministrada.
Examinar las relaciones molares en la ecuación química.
Pasar de moles a la unidad deseada.
Lo anterior puede ilustrarse con el cálculo del número de moléculas de oxígeno necesarias
para reaccionar con 40 moléculas de metano en la reacción:
CH4 + O2
CO2 + H2O
El primer paso es ajustar la ecuación:
CH4 + 2 O2
CO2 + 2H2O
De la ecuación ajustada se deduce que una molécula de metano reacciona con dos moléculas
de oxígeno, con lo que puede establecerse la relación:
1 molécula CH4
2 moléculas O2
40 moléculas CH4
x moléculas O2,
Luego: x = 80 moléculas O2
BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS POR EL MÉTODO DEL TANTEO
Para aplicar este método se siguen los siguientes pasos:
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
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PGF03-R03
Seleccionar un compuesto que contenga el átomo de un elemento que se repita en la
mayoría de las sustancias que intervienen.
Asignar a la fórmula del compuesto seleccionado un coeficiente tal que logre igualar el
número de átomos del elemento en reactantes y productos.
Dicho coeficiente debe ser el menor posible y afecta a todos los elementos incluso a los
índices.
Repetir el procedimiento anterior con los átomos de los elementos hasta que la ecuación
esté balanceada.
Durante el balanceo se pueden ensayar varios coeficientes, pero los subíndices de las
fórmulas no pueden ser alterados..
Ejemplo :
CaF2 + H2SO4 CaSO4 + HF
Ecuación no balanceada
El número de F y de H esta desbalanceado, por lo que se asignará (al azar) un coeficiente en
la especie del flúor de la derecha.
CaF2 + H2SO4 CaSO4 + 2 HF
Ecuación balanceada
Ejemplo :
K + H2O
KOH + H2
Ecuación no balanceada
El número de H esta desbalanceado, por lo que se asignará (al azar) un coeficiente en la
especie del hidrógeno de la izquierda.
K + 2 H2O
KOH + H2
Ecuación no balanceada
Quedarían 4 H en reactivos y 3 en productos, además la cantidad de oxígenos quedó
desbalanceada, por lo que ahora se ajustará el hidrógeno y el oxígeno.
K + 2 H2O 2 KOH + H2
Ecuación no balanceada
El número de K es de 1 en reactivos y 2 en productos, por lo que el balanceo se termina
ajustando el número de potasios.
2 K + 2 H2O
2 KOH + H2
Ecuación balanceada
EQUILIBRIO QUIMICO
Una reacción reversible es aquella en que los productos de la reacción interactúan entre sí y
forman nuevamente los reaccionantes. En la siguiente representación de una reacción
reversible
aA + bB ↔ cC + Dd
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Los reaccionantes A y B se transforman en los productos C y D, y estos a su vez reaccionan
entre sí y forman nuevamente A y B. La primera de las reacciones se considera como la
reacción directa o a la derecha y la segunda es la reacción inversa o a la izquierda. Las letras
minúsculas a, b, c, d, son los coeficientes de la reacción balanceada.
El equilibrio químico es el estado alcanzado en una reacción reversible en que la velocidad de
la reacción a la derecha, rD, es igual a la velocidad de la reacción a la izquierda, rI, es decir que
rD = rI
En los procesos químicos celulares ocurren tanto reacciones irreversibles como reversibles.
Las reacciones irreversibles son importantes en la determinación de la dirección de los
procesos. Las reacciones reversibles en un proceso metabólico permiten su fácil inversión,
además de las grandes variaciones de flujo que se ocasionan con pequeños cambios en las
concentraciones de sustratos o productos. Algunas rutas metabólicas deben funcionar en
direcciones opuestas según la ocasión. Por ejemplo, en ciertas ocasiones el hígado transforma
glucosa en piruvato (glucólisis), pero en otras convierte piruvato en glucosa (gluconeogénesis).
Concepto y representación gráfica del equilibrio de una reacción química
En un principio las concentraciones de los reaccionantes, A y B, están en su máximo mientras
que las concentraciones de los productos, C y D, están en cero. En el momento de mezclar los
reaccionantes, la reacción directa se inicia a la máxima velocidad y disminuye gradualmente,
mientras que la reacción inversa se inicia a velocidad cero y aumenta gradualmente a medida
que aumentan las concentraciones de C y D. Después de un cierto tiempo las velocidades de
las dos reacciones se igualan y se establece un equilibrio dinámico entre ellas puesto que no
hay cambio neto en las concentraciones de reaccionantes y productos. Una representación
gráfica de la variación de las velocidades de reacción directa e inversa con el transcurso del
tiempo.
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REACCIÓN QUÍMICA Y ENERGÍA
Las moléculas almacenan energía en los enlaces que se forman entre los átomos que la
componen. Esta energía almacenada en los enlaces de las moléculas se conoce como energía
química.
Cuando en una reacción química la energía almacenada en los enlaces de los reactivos es
mayor que la de los productos, al producirse la reacción se desprenderá energía. Estas
reacciones en las que se desprende energía se denominan exotérmicas. En la representación
de una reacción endotérmica la energía aparecerá entre los productos de la reacción:
CH4 + 2 O2 ⎯⎯→ CO2 + 2 H2O + Energía Reacción exotérmica
Cuando en una reacción química la energía almacenada en los enlaces de los reactivos es
menor que la de los productos, al producirse la reacción se absorberá energía. Estas
reacciones en las que se absorbe energía se denominan endotérmicas. En la representación
de una reacción exotérmica la energía aparecerá entre los reactivos
2 H2O + Energía ⎯⎯→ 2 H2 + O2 Reacción endotérmica
1. Clasifique las siguientes ecuaciones, según correspondan a reacciones de combinación,
descomposición, doble descomposición o desplazamiento.
CuSO4 + Fe →FeSO4 + Cu
2CaO + H2O→ Ca(OH)2
K2S + MgSO4 → K2SO4 +
MgS
H2SO4 + 2NaOH →Na2SO4 +
2H2O
N2 + 3H2→2NH3
2FeCl3 + H2SO4
Fe2(SO4)3 + 6 HCl
Zn + 2 HCl → ZnCl2+ H2
2. Defina que es una ecuacion química.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
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PGF03-R03
3. Determine el número de átomos, moles y moléculas en cada una de las ecuaciones:
2 N2 + 3 H2 → 2 NH3
2 NaI + Cl2 → I2 + 2 NaCl
2PbO2 → 2PbO + O2
2K + 2H2O →2 KOH + H2
2Fe + 6HCl →2FeCl3 + 3H2
4. Teniendo en cuenta las siguientes ecuaciones:
C2H6 + O2
2CO2 + 3H2O
Calcule el número de gramos de para cada uno de los elementos o compuestos, según el caso.
5.Balancear utilizando el método de tanteo las siguientes ecuaciones químicas:
Fe + HCl -- FeCl3 + H2
H2SO4 + Ca3 (PO4 )2 -- CaSO4 + H3PO4
CO2 + H2O -- C6H12O6 + O6
C3H8 + O2 -- CO2 + H2O
CaCO3 -- CaO + CO2
CONTESTE LAS PREGUNTAS 1 A 3 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
Una clase de compuestos que puede participar en las reacciones de combustión son los
hidrocarburos (estos son compuestos que sólo tienen C y H). Cuando los hidrocarburos se
queman, reaccionan con el oxígeno del aire (O2) para formar dióxido de carbono (CO2) y agua
(H2O). Por ejemplo cuando el propano se quema la reacción de combustión es:
C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(l)
1. El número de gramos de C3H8 es:
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A.
B.
C.
D.
13 gr
43.8
44 gr
15.2 gr
2.
A.
B.
C.
D.
El número de átomos de carbono presente en la anterior reacción es:
3
1
1y3
5
3.
A.
B.
C.
D.
El número de moléculas de O2 y de CO2 es respectivamente:
5y3
3y4
10 y 6
10 y 3
4. De acuerdo con la fórmula química del sulfato de aluminio Al 2 SO4 es válido afirmar que
éste
A. tiene dos moléculas de Al
B. está compuesto por tres clases de átomos
C. está compuesto por tres clases de moléculas
D. tiene dos moléculas de O
5.
A.
B.
C.
D.
El compuesto Cl2O3 contiene:
2 moleculas de cloro
2 átomos de cloro
3 moleculas de oxigeno
3 gramos de oxigeno
RESPONDA LAS PREGUNTAS 6 A 9 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
Tipo de reacción
Sintesis
Descomposición
Desplazamiento
Doble desplazamiento
Formula
A+ B
AB
AB + C
AB+ CD
AB
A+ B
AC + B
AC + BD
Reacción 1: Cl2O7 + H2O → HClO4
Reacción 2: 4Al
+ 3O2 → 2Al2O3
Reacción 3: Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu
Reacción 4: AgNO 3 + NaCl → AgCl + NaNO 3
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
60
PGF03-R03
6. La primera reacción es de:
A.
B.
C.
D.
Descomposición
Doble Desplazamiento
Síntesis
Desplazamiento
7.
A.
B.
C.
D.
La cuarta reacción química es de:
Síntesis
Desplazamiento
Descomposición
Doble Desplazamiento
8. El número de moléculas presentes en la reacción 2, respectivamente es:
A. 3, 5 y 7
B. 1
C. 4,6 y 2
4, 3 y 2
9.
A.
B.
C.
D.
el número de gramos de AgNO3 es equivalente a:
169.57
137.86
180.1
120
10. De acuerdo a la ecuación: 2NaHCO3
Na2CO3 + H2O + CO2 Se puede deducir
que:
A. El número de átomos de carbono y sodio es igual.
B. El número de átomos de oxigeno es 3
C. El número de átomos de hidrogeno es diferente en reactivos y productos
D. El número de átomos de sodio e hidrogeno es diferente.
11. C2H6 De la fórmula del etano es válido afirmar que por cada molécula de etano hay:
A. 2 moléculas de C
B. 1 mol de H
C. 2 átomos de C
D. 2 moles de C
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
61
PGF03-R03
UNIDAD IV
FUNCIONES QUÍMICAS
Propósito: clasifica y nombra sustancias teniendo en cuenta los siguientes
grupos funcionales: Óxidos, Hidróxidos, Ácidos hidrácidos y Sales.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
62
PGF03-R03
EL GRAN APORTE DE LAVOISIER
A través de la historia se han hecho notables avances en los conocimientos químicos, con
respecto a lo que tiene que ver con el nombrar elementos y compuestos, la historia se remonta
a los inicios de la química moderna cuando Lavoisier sustituyó el sistema antiguo de nombres
químicos (basado en el uso alquímico) por la nomenclatura química que se usa hoy.
Hacia 1789, el científico Antoine Lavoisier estableció el principio de conservación de la masa en
los cambios químicos: “la masa de las sustancias que reaccionan es igual a la masa total de las
sustancias que se obtienen como producto de la reacción”.
Esto quiere decir que si reaccionan 5g de la sustancia A con 5g de la sustancias B, se
producirán 10g de las sustancias C. en otras palabras, la masa se conserva tanto en los
cambios químicos como físicos.
Luego de muchas observaciones y mediciones rigurosas, Lavoisier logro explicar el proceso de
combustión el cual se debía a la reacción entre el oxígeno y las sustancias. Además demostró
que si se hacían experimentos en vasijas cerradas que impedían la salida o entrada de
material, la masa permanecía constante. Esto fue clave para formular la ley de la conservación
de la masa.
Esta ley es la que lleva a balancear las ecuaciones químicas para mostrar que la masa se
conserva, pues la cantidad que entra debe ser igual a la cantidad que se produce.
La ecuación que explica el proceso de la descomposición del agua es:
En la actualidad hay un organismo que regula y avala los nombres de los compuestos, la Unión
Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC). Dichas siglas provienen del nombre en
inglés de este organismo internacional Unión of Pure and Applied Chemistry. Este importante
ente recomienda el uso de la nomenclatura sistemática, la más común, y la stock, común para
nombrar óxidos, hidruros y hidróxidos.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
63
PGF03-R03
1. suma los pesos moleculares de los reactivos y los productos de la ecuación química sin
balancear y compáralos entre sí, luego haz lo mismo con los reactivos y productos de la
ecuación química balanceada, explica lo que observa.
2. Construye un mentefacto conceptual sobre la lectura anterior.
3. ¿qué es la nomenclatura química?
4. ¿qué tipos de nomenclaturas existen?
5. ¿cómo Lavoisier logro explicar el procesos de la combustión?
NOMENCLATURA QUÍMICA INORGÁNICA
Es la parte de la química que estudia las reglas que se siguen para dar nombre a los diversos
compuestos. Para ello, se deben usar ciertas reglas establecidas por U.I.Q.P.A. (Unión
Internacional de Química Pura Aplicada).
VALENCIA
Es la capacidad que tiene un átomo de un elemento para combinarse con los átomos de otros
elementos y formar compuestos.
La valencia es un número, positivo o negativo, que nos indica el número de electrones que
gana, pierde o comparte un átomo con otro átomo o átomos.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
64
PGF03-R03
VALENCIAS DE LOS ELEMENTOS MÁS IMPORTANTES DEL SISTEMA PERIÓDICO.
METALES.
VALENCIA 1
Litio
Sodio
Potasio
Rubidio
Cesio
Francio
Plata
Li
Na
K
Rb
Cs
Fr
Ag
VALENCIAS 1, 2
Cobre
Mercurio
Cu
Hg
VALENCIAS 2, 4
Platino
Plomo
Estaño
Pt
Pb
Sn
VALENCIA 2
Berilio
Magnesio
Calcio
Estroncio
Zinc
Cadmio
Bario
Radio
VALENCIAS 1, 3
Oro
Talio
VALENCIAS 2, 3, 6
Cromo
Be
Mg
Ca
Sr
Zn
Cd
Ba
Ra
Au
Tl
Cr
VALENCIA 3
Aluminio
Al
VALENCIAS 2, 3
Níquel
Ni
Cobalto
Co
Hierro
Fe
VALENCIAS 2, 3, 4, 6, 7
Manganeso
Mn
NO METALES.
VALENCIA -1
Flúor
F
VALENCIAS +/-2, 4, 6
Azufre
S
Selenio
Se
Teluro
Te
VALENCIAS +/-2,
4
Carbono
C
VALENCIAS +/- 1, 3, 5, 7
Cloro
Cl
Bromo
Br
Yodo
I
VALENCIAS 2, +/- 3, 4, 5
Nitrógeno
N
VALENCIA 4
Silicio
Si
VALENCIA -2
Oxígeno
O
VALENCIAS +/- 3, 5
Fósforo
P
Arsénico
As
Antimonio
Sb
VALENCIA 3
Boro
B
HIDRÓGENO.
VALENCIA +/-1
Hidrógeno
H
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
65
PGF03-R03
GRUPO FUNCIONAL
El concepto de Grupo Funcional se comprende fácilmente cuando se le relaciona con el
conjunto de rasgos que identifican una familia (Función Química).
Estos rasgos en realidad son o un átomo o un conjunto de átomos que están presentes en una
fórmula y que permiten con su sola observación y teniendo en cuenta además la posición en
ella, el poder discriminar si una sustancia pertenece a tal o cual Función Química.
En términos generales se podrían definir los siguientes:
Óxidos: metal + oxígeno
Hidruros metálicos: metal + hidrógeno
Hidruros no metálicos: no metal + hidrógeno
Bases o Hidróxidos: metal + oxígeno +hidrógeno (OH)
Sales Binarias: metal + no metal
Anhídridos: no metal + oxígeno
Oxácidos: hidrógeno + no metal + oxígeno
Oxisales: metal + no metal + oxígeno
Sales: son substancias que resultan de la reacción química entre un ácido y una base o
también entre un anhídrido y un óxido.
FORMULACIÓN QUÍMICA INORGÁNICA
Los compuestos binarios constituidos por dos elementos, uno metálico y el otro no metálico,
emplean la terminación URO para el elemento negativo. Por ejemplo: yoduro de potasio,
cloruro de aluminio.
En los compuestos que contienen oxígeno, se emplea el nombre de ÓXIDO, y según
convenga, los prefijos: mono, di, tri, etc. Ejemplos: monóxido de carbono, dióxido de carbono,
trióxido de azufre, etc.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
66
PGF03-R03
Los compuestos que contienen un metal con dos valencias distintas, emplean la terminación
OSO para la valencia menor e ICO para la valencia mayor. Si no se desea utilizar este tipo de
terminación, entonces indicaríamos con número romano la valencia del metal. Ejemplo: sulfato
férrico es lo mismo que decir sulfato de hierro III. Es decir, que el hierro está actuando con la
mayor valencia que es 3.
Los compuestos ternarios (tres elementos), uno de los cuales, generalmente, es el oxígeno, y
que a su vez es parte del radical, tienen sus nombres terminados en ATO cuando contienen
más átomos de oxígeno, y en ITO cuando tienen menos átomos de ese mismo elemento.
Ejemplos: sulfito de calcio, sulfato de calcio, nitrito de sodio, nitrato de sodio, etc.
El prefijo PER significa que un elemento tiene más átomos de oxígeno en un compuesto que
otro que tiene los mismos elementos. Ejemplos: Peróxido de bario, Peróxido de hidrógeno.
El prefijo HIPO significa menos átomos de oxígeno. Ejemplos: Hiposulfito de sodio, Hipoclorito
de potasio
SISTEMAS DE NOMENCLATURA DE
COMPUESTOS QUÍMICOS INORGÁNICOS
Para nombrar los compuestos químicos inorgánicos se siguen las normas de la IUPAC (unión
internacional de química pura y aplicada). Se aceptan tres tipos de nomenclaturas para los
compuestos inorgánicos, la sistemática, la nomenclatura de stock y la nomenclatura tradicional.
1. NOMENCLATURA SISTEMÁTICA.
Para nombrar compuestos químicos según esta nomenclatura se utilizan los prefijos: MONO_,
DI_, TRI_, TETRA_, PENTA_, HEXA_, HEPTA_ ...
Cl2O3 Trióxido de dicloro
I2O Monóxido de diodo
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
67
PGF03-R03
2. NOMENCLATURA DE STOCK.
En este tipo de nomenclatura, cuando el elemento que forma el compuesto tiene más de una
valencia, ésta se indica al final, en números romanos y entre paréntesis:
Fe(OH)2 Hidróxido de hierro (II)
Fe(OH)3 Hidróxido de hierro (III)
3. NOMENCLATURA TRADICIONAL.
En esta nomenclatura para poder distinguir con qué valencia funcionan los elementos en ese
compuesto se utilizan una serie de prefijos y sufijos:
Hipo_
_oso
2
1 valencia valencias
3
4
valencias valencias _oso
Valencia menor
Valencia mayor
_ico
Per_
_ico
ÓXIDOS.
Son compuestos binarios formados por la combinación de un elemento y oxígeno. Hay dos
clases de óxidos que son los óxidos básicos y los óxidos ácidos (anhídridos).
ÓXIDOS BÁSICOS.
Son compuestos binarios formados por la combinación de un metal y el oxígeno. Su fórmula
general es:
M2OX
Donde M es un metal y X la valencia del metal (el 2 corresponde a la valencia del oxígeno).
LAS VALENCIAS DE LOS ELEMENTOS SE INTERCAMBIAN ENTRE ELLOS Y SE PONEN
COMO SUBÍNDICES. (Si la valencia es par se simplifica).
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
68
PGF03-R03
Valencia
Fórmula
N. sistemática
1
2
Na2O
Ca2O2 = CaO
Fe2O2 = FeO
Fe2O3
Pb2O4 = PbO2
Monóxido de disodio
Monóxido de calcio
Monóxido de hierro
Trióxido de dihierro
Dióxido de plomo
3
4
N. stock
(la más frecuente)
Óxido de sodio
Óxido de calcio
Óxido de hierro (II)
Óxido de hierro (III)
Óxido de plomo (IV)
N. tradicional
Óxido sódico
Óxido cálcico
Óxido ferroso
Óxido férrico
Óxido plúmbico
ÓXIDOS ÁCIDOS
Son compuestos binarios formados por un no metal y oxígeno. Su fórmula general es:
NM2OX
Donde NM es un no metal y la X la valencia del no metal (el 2 corresponde a la valencia del
oxígeno).
LAS VALENCIAS DE LOS ELEMENTOS SE INTERCAMBIAN ENTRE ELLOS Y SE PONEN
COMO SUBÍNDICES. (Si la valencia es par se simplifica).
Valencia
Fórmula
F2O
1
Cl2O
2
SO
3
4
I2O3
SeO2
5
6
7
Br2O5
S2O3
I2O7
N. sistemática
(la más frecuente)
Monóxido de diflúor
N. stock
N. tradicional
Óxido de flúor
Anhídrido
hipofluoroso
(excepción a la
norma general de
prefijos y sufijos)
Monóxido de dicloro
Óxido de cloro (I)
Anhídrido
hipocloroso)
Monóxido de azufre
Óxido de azufre (II)
Anhídrido
hiposulfuroso
Trióxido de diodo
Óxido de Iodo (III)
Anhídrido sulfuroso
Dióxido de Selenio
Óxido de selenio (IV) Anhídrido
selenioso
Pentaóxido de dibromo Óxido de bromo (V) Anhídrido brómico
Trióxido de azufre
Óxido de azufre (VI) Anhídrido sulfúrico
Heptaóxido de diodo
Óxido de Yodo (VII) Anhídrido periódico
EJERCITACIÓN
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
69
PGF03-R03
1. Formar y nombrar utilizando los tres tipos de nomenclatura los siguientes óxidos básicos.
ELEMENTO
VALENCIA
COBRE
COBRE
NÍQUEL
NÍQUEL
COBALTO
COBALTO
ORO
ORO
ALUMINIO
MAGNESIO
1
2
2
3
2
3
1
3
3
2
FÓRMULA
NOMENCLATURA
SISTEMÁTICA
Cu
Cu
O2
O2
+
+
NOMENCLATURA
STOCK
NOMENCLATURA
TRADICIONAL
Cu2O
CuO
2. Formar y nombrar utilizando los tres tipos de nomenclatura los siguientes óxidos ácidos.
ELEMENTO
VALENCIA
CLORO
CLORO
CLORO
CLORO
CARBONO
CARBONO
AZUFRE
AZUFRE
AZUFRE
FOSFORO
1
3
5
7
2
4
2
4
6
1
FÓRMULA
Cl
Cl
+
+
NOMENCLATURA
SISTEMÁTICA
O2
O2
NOMENCLATURA
STOCK
NOMENCLATURA
TRADICIONAL
Cl2O
Cl2O3
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
70
PGF03-R03
HIDRÓXIDOS.
Son compuestos formados por un metal y el grupo hidroxilo (OH). Su fórmula general es:
M (OH) X
Donde M es un metal y la X la valencia del metal
EL GRUPO -OH SIEMPRE TIENE VALENCIA 1.
Valencia Fórmula
N. sistemática
1
NaOH
Hidróxido de sodio
2
Ca(OH)2
2
Ni (OH)2
3
Al(OH)3
4
Pb(OH)4
3.
N. stock
(la más frecuente)
Hidróxido de sodio
N. tradicional
Hidróxido
sódico.
Dihidróxido de calcio Hidróxido de calcio Hidróxido
cálcico
Dihidróxido de níquel Hidróxido de níquel Hidróxido
(II)
niqueloso
Trihidróxido
de Hidróxido
de Hidróxido
aluminio
aluminio
alumínico
Tetrahidróxido
de Hidróxido de plomo Hidróxido
plomo
(IV)
plúmbico
Formar y nombrar utilizando los tres tipos de nomenclatura los siguientes
hidróxidos.
ELEMENTO
VALENCIA
FÓRMULA
COBRE
COBRE
NÍQUEL
NÍQUEL
COBALTO
COBALTO
ORO
ORO
ALUMINIO
MAGNESIO
1
2
2
3
2
3
1
3
3
2
Cu OH
Cu(OH)2
Cu
+
NOMENCLATURA
SISTEMÁTICA
H2O
NOMENCLATURA
STOCK
NOMENCLATURA
TRADICIONAL
CuOH
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
71
PGF03-R03
Cu
+
H2O
Cu(OH)2
ÁCIDOS OXÁCIDOS.
Son compuestos ternarios formados por un no metal, oxígeno e hidrógeno. Se obtienen a partir
del óxido ácido o anhídrido correspondiente sumándole una molécula de agua (H 2O).
Su fórmula general es:
H2O + N2Ox = HaNbOc
Donde H es el hidrógeno, N el no metal y O el oxígeno.
Valencia
1
2
3
4
5
6
7
Fórmula
F2O + H2O = H2F2O2 = HFO
SO + H2O = H2SO2
Cl2O3 + H2O = H2Cl2O4 = HClO2
S2O + H2O = H2SO3
Cl2O5 + H2O = H2Cl2O6 = HClO3
SO3 + H2O = H2SO4
Cl2O7 + H2O = H2Cl2O8 = HClO4
N. tradicional
Ácido hipofluoroso
Ácido hiposulfuroso
Ácido cloroso
Ácido sulfuroso
Ácido clórico
Ácido sulfúrico
Ácido perclórico
ACIDOS HIDRACIDOS
Si bien los oxoácidos venían de óxidos no metálicos (anhídridos) los ácidos hidrácidos vienen
de los hidruros. Los ácidos hidrácidos son los hidruros que se juntan con los no metales
restantes, los que no son covalentes. Que son los Calcógeno Anfígenos y los Halógenos, de
ahí, su nombre. HALUROS DE HIDRÓGENO. Son compuestos binarios compuestos por
hidrógeno y los no metales enlazables (que no son gases nobles) restantes. Como ya hemos
dicho, todos los compuestos sin oxígeno acaban en -uro. Y se pueden nombrar de dos formas,
normal, y disuelto en agua. Esto, en tradicional.
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
72
PGF03-R03
EJERCITACIÓN
4.
Determina la función a la que pertenecen los siguientes compuestos y nómbralos
según los tres tipos de nomenclaturas estudiados:
NaOH
Na2O
Na2SO4
HBr
CaCO3
H2SO4
Mg(OH)2
NaCl
LiH
MgO
5. Formar y nombrar utilizando los tres tipos de nomenclatura los siguientes ácidos
oxácidos.
ELEMENTO
VALENCIA
FÓRMULA
CLORO
CLORO
CLORO
CLORO
CARBONO
CARBONO
AZUFRE
AZUFRE
AZUFRE
FOSFORO
1
3
5
7
2
4
2
4
6
1
HClO
HClO2
Cl2O
Cl2O3
+
+
H2O
H2O
NOMENCLATURA
SISTEMÁTICA
H2Cl2O2
H2Cl2O4
NOMENCLATURA
STOCK
NOMENCLATURA
TRADICIONAL
HClO
HClO2
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
73
PGF03-R03
HIDRUROS.
Son compuestos binarios formados por un metal e Hidrógeno. Su fórmula general es:
MHX
Donde M es un metal y la X la valencia del metal.
El Hidrógeno Siempre Tiene Valencia -1 En Los Hidruros.
Valencia Fórmula
N. sistemática
N. stock
N. tradicional
(la más frecuente)
de Hidruro de sodio
Hidruro sódico
1
NaH
2
FeH2
Monohidruro
sodio
Dihidruro de hierro
3
FeH3
4
SnH4
Hidruro de hierro Hidruro ferroso
(II)
Trihidruro de hierro Hidruro de hierro Hidruro férrico
(III)
Tetrahidruro
de Hidruro
estaño Hidruro
estaño
(IV)
estánnico
HIDRUROS DE NO METALES.
Hay no metales como el nitrógeno, fósforo, arsénico antimonio, carbono, silicio y boro que
forman compuestos con el hidrógeno y que reciben nombres especiales.
Nitrógeno, fósforo, arsénico, antimonio y el boro funcionan con la valencia 3 mientras que el
carbono y el silicio lo hacen con valencia 4.
Valencia
Fórmula
N. sistemática
NH3
PH3
AsH3
BH3
SbH3
N. tradicional
(la más usada)
Amoniaco
Fosfina
Arsina
Borano
Estibina
3
3
3
3
3
4
4
CH4
SiH4
Metano
Silano
Tetrahidruro de carbono
Tetrahidruro de boro
Trihidruro de nitrógeno
Trihidruro de fósforo
Trihidruro de arsénico
Trihidruro de boro
Trihidruro de antimonio
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
74
PGF03-R03
PERÓXIDOS.
Se caracterizan por llevar el grupo PEROXO ( - O – O -) también representado O22-.
Los podemos considerar como óxidos con más oxígeno del que corresponde por la valencia
de este elemento. Sólo y siempre en los peróxidos el oxígeno trabaja con estado de
oxidación +1
Valencia
1
Fórmula
H2O2
1
2
2
Na2O2
Ca2O4 = CaO2
Ba2O4 =BaO2
1)
A.
B.
C.
D.
2)
A.
B.
C.
D.
3)
A.
B.
C.
D.
Nomenclatura
Peróxido de hidrógeno =
Agua oxigenada
Peróxido de sodio
Peróxido de calcio
Peróxido de bario
Peróxido de potasio
¿De las siguientes definiciones cual corresponde a un oxido Acido?
Se forman por la unión entre un ácido y una base
Se forman por la unión entre un metal y oxigeno
Se forma por la unión entre un no metal y oxigeno
Se forma por la unión entre un ácido y una base
¿Cuál es la reacción correcta para formar un oxido acido?
Ca + H₂O
CaO
N + H₂O
NO
Ca + O
CaO₂
N +O
NO
De las siguientes formulas cual corresponde a la nomenclatura de pentoxido de
dibismuto:
Bi₃O₄
Bi₂O₅
Bi₅O₂
Bi₄O₂
De la siguiente formula N₂O₃. cuál es la correspondiente nomenclatura:
A. Óxido de nitrógeno (IV)
B. Óxido de nitrógeno (V)
C. Óxido de nitrógeno (II)
4)
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
75
PGF03-R03
D. Óxido de ntrogeno (III)
5)
A.
B.
C.
D.
6)
A.
B.
C.
D.
7)
A.
B.
C.
D.
8)
A.
B.
C.
D.
9)
A.
B.
C.
D.
En la nomenclatura tradicional cual es el nombre del Cl₂O:
Oxido de cloro
Oxido cloroso
Oxido hipocloroso
Oxido perclórico
Un hidróxido se forma por la unión entre:
Un oxido acido más agua
Una sal más agua
Un acido mas oxigeno
Un oxido básico más agua
¿Cuál es la reacción correcta para formar un hidróxido?
CaO + H₂O
Ca(OH)₂
NO + H₂O
N(OH)₅
NaCl + H₂O
Na(OH)
KO +H₂SO₄
K(OH)
La correcta nomenclatura de forma tradicional, para la formula Pb(OH)₄ es:
Hidróxido de plomo (IV)
Tetrahidroxido de plomo
Hidróxido plúmbico
Hidróxido plumboso
¿Cuál es la nomenclatura correcta para la formula Fe(OH)₂?:
Hidróxido ferroso
Hidróxido de hierro II
Dihidroxido de hierro
Todas las anteriores
A.
B.
C.
D.
Una sal se forma por la unión entre:
Un oxido acido más un oxido básico
Un ácido y un oxido básico
Un hidróxido y un oxido acido
Un ácido y un hidróxido
11)
El nombre Stock del compuesto MnH2 corresponde a:
10)
A. Hidruro de magnesio (II)
B. Hidruro de Manganeso (II)
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
76
PGF03-R03
C. Hidruro Magnésico
D. Hidruro hipomanganoso
PRUEBA TIPO ICFES
Estas preguntas constan de un enunciado y cuatro posibilidades de respuesta, entre las
cuales usted debe escoger la que considere correcta.
1. La síntesis industrial del ácido nítrico se representa por la siguiente ecuación: 3NO2 (g) +
H2O (g)
2HNO3 (ac) + NO (g)
En condiciones normales, un mol de NO2 reacciona con suficiente agua para producir
A. 3/2 moles de HNO3
B. 4/3 moles de HNO3
C. 5/2 moles de HNO3
D. 2/3 moles de HNO3
2. C2H6 De la fórmula del etano es válido afirmar que por cada molécula de etano hay
A. 2 moléculas de C
B. 1 mol de H
C. 2 átomos de C
D. 2 moles de C
3. Un recipiente tiene la siguiente etiqueta
Los datos que sirven para determinar la masa del líquido en ese recipiente son
A. la solubilidad y punto de fusión
B. el volumen y el punto de ebullición
C. la densidad y el volumen
D. el volumen y la solubilidad
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
77
PGF03-R03
4. Se vierten en el embudo de decantación 4 ml de Tolueno, 3 ml de Formamida, 2 ml de
Diclorometano y 1 ml de Cloroformo. Las densidades de estos líquidos se muestran en la
siguiente tabla:
Si luego de un tiempo de reposo se abre la llave del embudo se obtiene primero
A. tolueno
B. formamida
C. diclorometano
D. cloroformo
5. A un tubo de ensayo que contiene agua, se le agregan 20g de NaCl; posteriormente, se
agita la mezcla y se observa que una parte del NaCl agregado no se disuelve permaneciendo
en el fondo del tubo. Es válido afirmar que en el tubo de ensayo el agua y el NaCl conforman
A. una mezcla heterogénea
B. un compuesto
C. una mezcla homogénea
D. un coloide
6. Los cambios de estado de un material se pueden visualizar así
El diagrama de fase de una sustancia X es el siguiente
CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL - Química 8
78
PGF03-R03
De acuerdo con el diagrama anterior, si la sustancia X pasa de las condiciones del punto 1 a
las condiciones del punto 2, los cambios de estado que experimenta son
A. evaporación y fusión
B. sublimación y condensación
C. condensación y solidificación
D. evaporación y sublimación inversa
7. Se cuenta con tres compuestos cuyas propiedades se presentan en la tabla.
A 25ºC y 1 atm de presión, se mezclan en un recipiente abierto los compuestos U, V y W. Si
estos compuestos son insolubles y no reaccionan entre sí, es muy probable que al aumentar
la temperatura a 280ºC el recipiente contenga
A. los compuestos U y V en estado líquido y el compuesto W en estado sólido
B. el compuesto V en estado líquido y el compuesto W en estado sólido
C. el compuesto U en estado líquido, el compuesto W en estado sólido y los productos de la
descomposición de V
D. el compuesto W en estado sólido y los productos de la descomposición de V
RESPONDA LAS PREGUNTAS 8 Y 9 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
Dos sustancias X y W que tienen temperaturas de ebullición de 60ºC y 90ºC,
respectivamente, se mezclan formando una solución que posteriormente se destila
empleando el montaje que se presenta a continuación
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Durante la destilación, empleando solo un mechero, se mide la cantidad de X y W obtenida
en el vaso de precipitados y se gráfica, como se observa a continuación
8. Después de 20 minutos de destilación, lo más probable es que la temperatura del
contenido del matraz sea
A. menor que la temperatura de ebullición de X y en el matraz haya X puro
B. igual a la temperatura de ebullición de W y en el matraz haya una mezcla de X y W
C. mayor que la temperatura de ebullición de X y en el matraz haya una mezcla de X y W
D. igual a la temperatura de ebullición de W y en el matraz haya W puro
9. Si la destilación de la mezcla se realiza empleando los dos mecheros, lo más probable es
que la temperatura de ebullición de
A. W disminuya y la destilación se realice en un menor tiempo
B. X aumente y la destilación se realice en un mayor tiempo
C. X y W permanezca constante y la destilación se realice en un menor tiempo
D. X y W aumente y la destilación se realice en un mayor tiempo
CONTESTE LAS PREGUNTAS 10 Y 11 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE ECUACIÓN
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10. Es válido afirmar que la ecuación anterior, cumple con la ley de la conservación de la
materia, porque
A. el número de átomos de cada tipo en los productos es mayor que el número de átomos de
cada tipo en los reactivos
B. la masa de los productos es mayor que la masa de los reactivos
C. el número de átomos de cada tipo en los reactivos es igual al número de átomos del
mismo tipo en los productos
D. el número de sustancias reaccionantes es igual al número de sustancias obtenidas
11. De acuerdo con la ecuación anterior, es correcto afirmar que
A. 2 moles de HCl producen 2 moles de ZnCl2 y 2 moles de H
B. 1mol de Zn produce 2 moles de ZnCl2 y 1 mol de H
C. 72 g de HCl producen 135 g de ZnCl2 y 1 mol de H2
D. 135 g de ZnCl2 reaccionan con 1 molécula de H2
CONTESTE LAS PREGUNTAS 12 A 14 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE GRÁFICA
12. Al dejar caer la esfera en la probeta, lo más probable es que
A. flote sobre la superficie de Q por ser esférica
B. quede en el fondo, por ser un sólido
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C. flote sobre P por tener menos volumen
D. quede suspendida sobre R por su densidad
13. Si se pasa el contenido de la probeta a otra, es probable que
A. Q, P y R formen una solución
B. Q quede en el fondo, luego P y en la superficie R
C. P y Q se solubilicen y R quede en el fondo
D. P, Q y R permanezcan iguales
14. Para obtener por separado Q, P y R el montaje experimental más adecuado es:
CONTESTE LAS PREGUNTAS 15 Y 16 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE
INFORMACIÓN
El dibujo muestra el montaje utilizado para una destilación a presión constante, y a
continuación se describen en la tabla las características de los componentes de la mezcla
que se destila
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15. De acuerdo con lo anterior, es válido afirmar que a la composición inicial, la temperatura
a la cual la mezcla comienza a hervir
A. es mayor de 100ºC
B. es menor de 78ºC
C. es igual a 100ºC
D. está entre 78 y 100ºC
16. Los cambios de estado que tienen lugar durante la destilación, teniendo en cuenta el
orden en que suceden, son
A. condensación-evaporación
B. solidificación-fusión
C. evaporación-condensación
D. fusión-evaporación
17. La figura muestra una disminución en la presión de vapor de solvente, cuando se agrega
soluto, en condiciones estándar (25ºC y 1 atm de presión).
Teniendo en cuenta que el punto de ebullición es la temperatura a la que la presión de vapor
de un líquido se iguala a la presión atmosférica ejercida sobre éste, se puede concluir de la
figura que el punto de ebullición
A. no varía en los dos casos, porque están en las mismas condiciones ambientales
B. es mayor en 1, porque la presión de vapor es mayor que en 2
C. es mayor en 2, porque la presión de vapor es mayor que en 1
D. es mayor en 2, porque la presión de vapor es menor que en 1
18. La siguiente tabla muestra los valores de densidad de tres sustancias.
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En cuatro recipientes se colocan volúmenes diferentes de cada líquido como se muestra en
el dibujo.
De acuerdo con lo ilustrado es válido afirmar que
A. el recipiente IV es el que contiene menor masa.
B. los recipientes II y IV contienen igual masa.
C. el recipiente III es el que contiene mayor masa.
D. el recipiente III contiene mayor masa que el recipiente I.
19. Los picnómetros se emplean en el laboratorio para la determinación precisa de
densidades. Se realizó un experimento para calcular la densidad de una solución
desconocida. Los resultados se muestran en la siguiente tabla:
De acuerdo con la información de la tabla se puede obtener la densidad de la solución
cuando se
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A. suma el peso del picnómetro vacío con el peso del picnómetro lleno y se divide entre el
volumen del picnómetro.
B. resta el peso del picnómetro vació al peso del picnómetro lleno y se divide entre el
volumen del picnómetro.
C. divide el peso del picnómetro lleno entre el volumen del picnómetro.
D. resta el peso del picnómetro lleno al peso del picnómetro vacío y se divide entre el
volumen del picnómetro. Picnómetro vacío 15,8000g
RESPONDA LA PREGUNTA 20 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN
Un estudiante realizó un experimento de laboratorio con diferentes sustancias determinando
el tiempo que tardaba una esfera de acero en llegar al fondo de cada recipiente. Los datos
obtenidos se presentan en la siguiente tabla.
20. Teniendo en cuenta que la viscosidad es la resistencia que tiene un fluido a desplazarse,
el líquido de mayor viscosidad es
A. N.
B. Q.
C. R.
D. P.
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BIBLIOGRAFÍA
Química 2 Editorial Santillana, México 1997
Enciclopedia Microsoft Encarta 2008
WEBGRAFIA
www.relaq.mx
www.chemedia.com
http://www.pdf-search-engine.com/guia-ejercicios-quimica-pdf.html
http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema4/index4.htm
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