SUSTANCIAS SUSTANCIA PURA (Una sustancia) SIMPLE O
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TEMA: ESTRUCTURA DE LA MATERIA - METAL: Hierro SIMPLE O ELEMENTO QUÍMICO (Formada por una sola clase de - NO METAL: Oxígeno átomos) SUSTANCIA PURA (Una sustancia) COMPUESTA O COMPUESTO (Formada por varias clase de átomos) SUSTANCIAS HOMOGÉNEAS O DISOLUCIONES (No se aprecian sus componentes) MEZCLA (Varias sustancias) HETEROGÉNEAS (Se aprecian sus componentes) - INORGÁNICAS: Agua - ORGÁNICAS: Glucosa ESTRUCTURA DE LA MATERIA LA MATERIA PROTONES formada por se presenta en tres PARTÍCULAS SUBATÓMICAS ESTADOS NEUTRONES que forman ÁTOMOS que se agrupan en ELECTRONES SÓLIDO LÍQUIDO propiedades DILATACIÓN CONTRACCIÓN GASEOSO propiedades EXPANSIÓN COMPRESIÓN DIFUSIÓN MOLÉCULAS DILATACIÓN CONTRACCIÓN CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA La materia es discontinua: es decir está formada por pequeñas partículas (átomos y moléculas) entre las cuales existe vacío Las partículas que forman la materia están en continuo movimiento: se mueven al azar y en todas las direcciones y a distintas velocidades Las partículas que forman la materia se atraen unas a otras (fuerzas de cohesión) La materia se puede presentar en tres estados (sólido, líquido o gaseoso), que dependen de la disposición que adoptan las partículas, es decir, de lo unidas o agregadas que estén unas a otras. Por esta razón a los cambios de estado también se les llama estados de agregación de la materia ESTADOS FÍSICOS DE MATERIA O ESTADO DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA SÓLIDO LÍQUIDO GASEOSO * Sus moléculas se mantienen muy * Sus moléculas se mantienen en * Sus moléculas están muy separaunidas por fuerzas de cohesión fuer- contacto, pero su movilidad les per- das entre sí, moviéndose en todas las tes y sólo poseen movimientos vibra- mite deslizarse, resbalar unas sobre direcciones, porque las fuerzas de torio, por tanto: otras, al disminuir las fuerzas de cohesión son muy pequeñas, por * Tienen forma definida cohesión por tanto: tanto: * Poseen volumen fijo * No tienen forma definida * No tienen forma definida * No fluyen * Poseen volumen fijo * Poseen el volumen del recipiente * Difícil de comprimir * Fluyen a través de pequeños que les contiene * Se dilatan al aumentar la temorificios * Fluyen a través de diminutos oriperatura ya que las partículas * Difícil de comprimir ficios vibran más rápidamente. * Al aumentar la temperatura se * Se comprimen con facilidad * Ejercen presión sobre el fondo dilatan * Al aumentar la temperatura se * Ejercen presión sobre el fondo, dilatan lateral y en el interior * Baja densidad * Ejercen presión en todas las direcciones En algunos sólidos las partículas aparecen ordenadas formando figuras geométricas reciben en nombre de redes cristalinas. Esta ordenación recibe el nombre de estructura cristalina y los cuerpos se llaman cristales (pirita, sal) Los sólidos cuyas partículas no están ordenadas en redes cristalinas tienen una estructura vítrea o amorfa (vidrio, plástico) Estructura cristalina Estructura vítrea o amorfa ÁTOMOS Y MOLÉCULAS ÁTOMO: Es la parte más pequeña de un cuerpo simple o elemento químico que puede intervenir en una reacción química. - Partículas con carga eléctrica positiva (+) PROTONES - Su masa aproximada = 1 uma (1/12 masa del C- 12) ESTRUCTURA NÚCLEO DEL ÁTOMO NEUTRONES CORTEZA - Partícula sin carga eléctrica - Su masa equivale a la del protón = ( 1 uma) ELECTRONES - Partícula elemental con carga negativa (-) - Sin masa Los átomos en condiciones normales se encuentran en estado neutro, es decir, tienen el mismo número de protones que de electrones. En caso contrario se dice que están ionizados (electrizados). De la constitución del átomo dependen: - EL NÚMERO ATÓMICO - EL NÚMERO MÁSICO NÚMERO ATÓMICO (Z): - Número de protones del núcleo - Cada átomo posee un número atómico distinto de los demás. NÚMERO MÁSICO (A): Número de protones + Número de neutrones De donde podemos deducir que: NÚMERO DE NEUTRONES (N): Número másico - Número atómico El número atómico y el número másico se representan así: NÚMERO MÁSICO SÍMBOLO NÚMERO ATÓMICO Ej.: 27 Al 14 MASA ATÓMICA Hemos visto que el átomo posee masa, contenida, fundamentalmente, en los protones y neutrones del núcleo. La masa atómica puede ser: MASA ATÓMICA ABSOLUTA: Es la suma de las masas de las partículas que forman el átomo (protones y neutrones fundamentalmente). En la práctica no se emplea por ser muy pequeña. MASA ATÓMICA RELATIVA: Es la masa de un átomo comparada con 1/12 parte de la masa del carbono-12. Por tanto la unidad de masa atómica (uma) equivale a 1/12 parte de la masa del átomo de C-12. Esta unidad de masa atómica (uma) equivale a la masa del átomo de hidrógeno o, también, a la masa de un protón. ÁTOMO GRAMO: Número de gramos de un elemento igual a su masa atómica relativa. Equivale a la masa atómica expresada en gramos ISÓTOPOS: Son átomos del mismo número atómico pero distinto número másico. Por tanto los isótopos son átomos que tienen el mismo número de protones pero distinto número de neutrones. Los isótopos son átomos cuyos núcleos tienen diferente composición aunque idénticas propiedades químicas. ISÓTOPOS DEL HIDRÓGENO + + + PROTIO = 1 1 H DEUTERIO = 2 = TRITIO H 1 3 1 H MOLÉCULA: - Es la parte más pequeña de una sustancia que posee todas sus propiedades - Está formada por átomos - Los átomos se representan por símbolos y las moléculas por fórmulas. Ej.: la molécula de ácido sulfúrico se representa por la fórmula H2SO4 (sus átomos son H, S, O). MASA MOLECULAR: - Es la masa de la molécula. - Se obtiene sumando las masas atómicas de los átomos que la forman. - Se expresa en umas Ej.: Halla la masa molecular del ácido sulfúrico (H 2SO4) Masas atómicas: H = 1 ; S = 32 ; O = 16 La masa molecular será a la suma de las masas atómicas de los átomos que forman la moléula: Hidrógeno: 1 · 2 = 2 umas Azufre: 1 · 32 = 32 umas Oxígeno: 4 · 16 = 64 umas masa molecular del H2SO4 = 98 uma MOLÉCULA GRAMO: - Es el número de gramos de una sustancia igual a su masa molecular. - Equivale a la masa molecular expresada en gramos Ej.: Hallar la masa molecular del ácido sulfúrico. Como hemos visto la masa molecular del H2SO4 es de 98 u. La molécula gramo de H2SO4 serán 98 gramos de ácido sulfúrico. MOL: - Un mol de una sustancia es la cantidad de dicha sustancia que se obtiene al expresar en gramos el número que indica su masa atómica o molecular en uma. Ej: La masa atómica del hierro es de 56 uma, por lo tanto un mol de hierro contiene 56 gr de dicho elemento. La masa molecular del ácido sulfúrico es de 98 uma, un mol de ácido sulfúrico contiene 98 gramos de dicho compuesto. La masa atómica del carbono es 12 uma, por lo tanto un mol de carbono contiene 12 gr de carbono. LEYES DE AVOGADRO PRIMERA LEY: Un mol de cualquier sustancia contiene 6,023 · 10 23 átomos (si es un elemento) o moléculas (si es un compuesto). A esta cantidad se la conoce como número de Avogadro. Ej.: Según esta ley un mol de: - hierro (56 gramos de hierro) contiene 6,023 · 1023 átomos de hierro - un mol de ácido sulfúrico (98 gramos de ácido sulfúrico) contienen 6,023 · 1023 moléculas de dicho ácido. - un mol de carbono (12 gramos de carbono) contienen 6,023 · 1023 moléculas de carbono. SEGUNDA LEY: Un mol de cualquier sustancia gaseosa que se encuentre en condiciones normales (presión de 1 atmósfera y temperatura de 0ºC) ocupa un volumen de 22,4 litros. Ej.: Un mol de oxígeno (32 gr de dicho gas) ocupa en condiciones normales de presión y temperatura 22,4 l. PROBLEMAS SOBRE LAS LEYES DE AVOGADRO ¿Cuántas moléculas hay en 24 cm3 de agua en condi- ¿Qué volumen ocupan 50 gr de dióxido de carbono en ciones normales (c.n.)? condiciones normales (c.n.)? Datos Datos: Masa atómica del carbono 12 uma Masa atómica del hidrógeno 1 uma Masa atómica del oxígeno 16 uma Masa atómica del oxígeno 16 uma Planteamiento Planteamiento 24 cm3 de agua = 24 gr Masa molecular del dióxido de carbono (CO2) - masa de 1 átomo de carbono = 12 uma Masa molecular del agua (H2O) - masa de 2 átomos de oxígeno = 32 uma - masa de 2 átomos de hidrogeno = 2 uma masa molecular del CO2 = 44 uma - masa de 1 átomo de oxígeno = 16 uma masa molecular del agua = 18 uma Por tanto un mol de CO2 tiene una masa de 44 gr y, según la segunda ley de Avogadro, ocupa en condicioPor tanto un mol de agua tiene una masa de 18 g y, nes normales (c.n.= 1 at de presión y 0ºC de temperasegún la primera ley de Avogadro, contiene en c.n. (1 tura) 22,4 l at de presión y 0ºC de temperatura) 6,023 · 1023 moléculas. Solución Planteamos una regla de tres Solución 44 g de dióxido de carbono 22,4 l Planteamos una regla de tres 50 g de dióxido de carbono x 18 g de agua 6,023 · 1023 moléculas 24 g de agua x moléculas De todo esto se deduce que un átomo-gramo de cualquier elemento o una molécula-gramo de cualquier sustancia contiene igual número de átomos o moléculas, respectivamente, siendo precisamente ese número el factor NA. El valor de NA, determinado experimentalmente, es de 6,023 x 1023 y es lo que se conoce como número de Avogadro: NA = 6,023 x 10 23 Esto condujo al concepto con el que se han sustituido los términos ya antiguos de molécula-gramo y de átomo-gramo: el mol. Mol es la cantidad de materia que contiene el número de Avogadro, NA, de partículas unitarias o entidades fundamentales (ya sean éstas moléculas, átomos, iones, electrones, etc.). También puede definirse como: La masa de un mol de cualquier sustancia es el número de gramos de esa sustancia igual en valor a su masa molecular. A esta masa se la denomina Masa molar y se mide en g/mol. Deben desecharse los conceptos de átomo-gramo y de molécula-gramo y sustituirlos por el de mol. Insistir en la necesidad de considerar el actual concepto de mol como número de entidades fundamentales. RELACION ENTRA LA UNIDAD DE MASA ATÓMICA Y EL GRAMO Sabemos que: - 1 mol de cualquier sustancia en c.n. contiene 6,023 · 1023 átomos. - la masa atómica del carbono son 12 uma Ej.: 1 mol de carbono = 12 gr de carbono = 12 uma = 6,023 · 1023 átomos Según la primera ley de Avogadro tenemos que: 12 gr de carbono = NA (6,023 · 1023) · 12 umas. De esta equivalencia deducimos que: PROBLEMAS TIPO Paso de gramos a moles Masa en gramos de un átomo de un elemento o de ¿Cuántos moles de aluminio (Al) hay en 135 g de la molécula de un compuesto dicho metal? ¿Cuál es la masa, en gramos, de un átomo de plata Si dividimos los 135 g por la masa de cada mol de (Ag)? aluminio tendremos el número de moles de dicho En 1 mol de átomos de plata hay 6,023 · 1023 átomos elemento de plata (Ag) Peso atómico del aluminio = 27 Peso atómico de la plata (Ag) = 108 Un mol de aluminio = 27 g Por tanto:= Masa en gramos de 1 átomo de plata = ¿Cuántos moles de butano (C4H10) hay en 100 g de Paso de moles a moléculas dicho compuesto? ¿Cuántas moléculas de metano (CH4) hay en 10 Si dividimos los 100 g de butano por la masa de cada moles de dicho compuesto? mol obtendremos el número de moles de butano. Si multiplicamos el número de moles por las molécuPeso molecular del C4H10= 58 las que tiene cada mol obtendremos el número total 1 mol de butano = 58 gramos de C4H10 de moléculas. Así pues: 10 moles · 6,023 ·1023 moléculas/mol = 6,023 · 1024 moléculas Paso de gramos a moléculas ¿Cuántas moléculas de propano (C3H8) hay en 100 g de dicho gas? Sabemos que en un mol de propano hay 6,023 · 1023moléculas. Primero nos interesa calcular cuántos moles de propano hay en los 100 g para después calcular las moléculas. Peso molecular del propano (C3H8) = 44 44 g de propano = 1 mol 100 g de propano = x Ahora calculamos las moléculas que hay en los 2,27 moles de propano En 1 mol de propano hay 6,023 · 1023 moléculas En 2, 27 moles habrá x ELEMENTOS QUÍMICOS También llamados cuerpos simples. Son sustancias que no se pueden descomponer en otras más sencillas. Se conocen más de un centenar y su nombre se debe a sus propiedades, origen, aspecto, descubridor, lugar de yacimiento, … CLASIFICACIÓN: - METALES: - Tienen brillo especial, metálico - Buenos conductores del calor y de la electricidad - Se comportan como electropositivos (ceden electrones) - Sólidos, a temperatura ordinaria, excepto el Hg - En la electrólisis forman iones positivos (cationes) - Su molécula es, normalmente, monoatómica - NO METALES: - No tienen brillo metálico - Malos conductores del calor y la electricidad - Se comportan como electronegativos (ganan electrones) - En la electrólisis forman iones negativos (aniones) - Su molécula es, normalmente, diatómica. IONIZACIÓN DE LOS ÁTOMOS Los átomos, en condiciones normales, son eléctricamente neutros, tienen el mismo número de protones en el núcleo que de electrones en la corteza. * Si a un átomo se le comunica energía suficiente, es posible que algún electrón de la capa más externa abandone la corteza atómica, formándose un ión positivo (CATIÓN). Un catión es un átomo electrizado positivamente ya que tiene más protones ( + ) que electrones ( - ). Los elementos químicos que tienden a electrizarse positivamente son los METALES. Ej.: El átomo de Na, en estado neutro, tiene 11 protones en el núcleo y 11 electrones en la corteza. Si pierde un electrón se convierte en el ión Na+ Cuando un átomo pierde electrones se OXIDA. * Otros átomos captan electrones del medio en que se encuentran, desprendiendo energía. Se originan entonces iones negativos llamados (ANIONES). Un anión es un átomo electrizado negativamente ya que posee más electrones ( - ) que protones ( + ). Los elementos químicos que tienden a electrizarse negativamente son los NO METALES. Ej.: El átomo de Cl, en estado neutro, tiene 17 protones en el núcleo y 17 electrones en la corteza. Si capta un electrón se convierte en el ión ClCuando un átomo gana electrones se REDUCE DISTRIBUCIÓN DE LOS ELECTRONES EN LA CORTEZA (CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA) CAPAS O NIVELES Los electrones están distribuidos en capas o niveles de energía. Estas capas o niveles se designan con los nombres: K=1 ; L=2 ; M=3; N=4 ; O =5 ; P=6 ;Q=7 El número máximo de electrones que admite cada capa viene representado por la fórmula: 2n2 (n = n° de la capa) La capa K ó 1 tendrá como máximo 2 · 12 = 2 electrones La capa L ó 2 tendrá como máximo 2 · 22 = 8 electrones La capa M ó 3 tendrá como máximo 2 · 32 = 18 electrones La capa N ó 4 tendrá como máximo 2 · 42 = 32 electrones ……… SUBCAPAS O SUBNIVELES Cada capa o nivel de energía tiene, a su vez, uno o varios subniveles designados con las letras: s, p, d, f La subcapa o subnivel s = 2 e- como máximo La subcapa o subnivel p = 6 e- como máximo La subcapa o subnivel d = 10 e- como máximo La subcapa o subnivel f = 14 e- como máximo Sólo los subniveles s y p de la última capa interesan en Química ya que son los responsables de las combinaciones químicas entre los átomos y se les llama electrones de valencia y su número puede variar de 1 a 8 PROCEDIMIENTO PARA LA DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNICA K = 1 1s2 2 e- como máximo L = 2 2s2 2p6 8 e- como máximo M = 3 3s2 3p6 N = 4 4s2 4p6 4d10 O = 5 5s2 5p6 5d10 5f14 ……………………………………….. P = 6 6s2 6p6 6d10 6f14 ……………………………………….. Q= 7 7s2 7p6 3d10 18 e- como máximo 4f14 710 32 e- como máximo 7f14 Siguiendo la dirección de las flechas conseguiremos la configuración electrónica de la mayor parte de los elementos químicos Ej.: Representar la configuración electrónica de los átomos de: CLORO (17 e- ) TELURO ( 52 e- ) K = 1 1s2 L = 2 2s2 K = 1 2p6 L = 2 M = 3 3s2 3p5 3d10 N = 4 4s2 4p6 4d10 O = 5 5s2 5p6 5d10 P = 6 6s2 Q= 7 7s2 7p6 6p6 6d10 710 4f14 5f14 2s2 2p6 M = 3 3s2 3p6 3d10 N = 4 4s2 4p6 4d10 4f14 O = 5 5s2 5p4 5d10 5f14 6f14 P = 6 7f14 Q= 7 CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DEL Cl 1s2 K = 2 e- 1s2 6s2 6p6 6d10 7s2 7p6 710 6f14 7f14 CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DEL Te 1s2 K = 2 e- 2s2 2p6 L = 8 e- 2s2 2p6 L = 8 e- 3s2 3p5 M = 7 e- 3s2 3p6 3d10 M = 18 e - 4s2 4p6 4d10 N = 18 e - 5s2 5p4 O = 6e- TOTAL: 52 e- TOTAL: 17 e - ELECTRONES DE VALENCIA Número de electrones que hay en los subniveles s y p de la capa más externa de la corteza. Puede variar entre 1 y 8 electrones. VALENCIA - Número de átomos de un determinado elemento que pueden combinarse con los átomos de otro elemento. Se determina tomando como referencia el átomo de hidrógeno. - Número de electrones que un átomo puede ganar, perder o compartir. En general: - si el átomo gana electrones tiene valencia negativa - si el átomo cede electrones tiene valencia positiva. ENLACE QUÍMICO Es la unión entre átomos para formar molécula. CLASES: A).- IÓNICO: - Se realiza ganando o cediendo electrones en la última capa hasta adquirir estructura estable. (8 electrones en la última capa). - Se da entre elementos muy electropositivos (que tienen tendencia a ceder electrones) y muy electronegativos (que tienen tendencia a ganar electrones). -Los átomos realizan las transferencias de electrones ganando o perdiendo el menor número de ellos. EJEMPLOS DE ENLACES IÓNICOS F = 17 eNa = 11 e- Li = 3 e- - - - - - Li - - - - NaCl LiF - Cl = 17 e- - - - - - - - - - - - - - - - F - - - - Na - - - - Cl PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS IÓNICAS: - A temperatura ambiente son sólidas y forman cristales - Son, en general, solubles en agua - Disueltas en agua o en estado líquido son buenas conductoras de la electricidad - Tienen puntos de fusión y de ebullición altos. B).- COVALENTE: - Los átomos comparten electrones en la última capa hasta adquirir estructura estable - Se da entre átomos iguales o átomos de un número intermedio de electrones de valencia (3 - 4- 5) H=1 e EJEMPLOS DE ENLACES COVALENTES H= 1 eO = 8 e- - - - H = 1 e- N = 7 e- - - - H - - - H2O H H H - H H2 H - - O - - - - H - H H N O H H NH3 N H H H PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS COVALENTES: - A temperatura ambiente suelen ser gaseosas o líquidas - La mayoría no se disuelven en agua - No son buenas conductoras del calor ni de la electricidad - Su punto de fusión es bajo. C) METÁLICO: - En los metales los núcleos de los átomos están muy próximos unos a otros y los electrones son compartidos por todos los núcleos. Los electrones se mueven de unos átomos a otros formando una especie de gas electrónico que permite la conducción eléctrica. PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS METÁLICAS: - Son, generalmente, sólidas y densas - Buenas conductoras del calor y la electricidad. - En general, son dúctiles y maleables. SISTEMA PERIÓDICO DE ELEMENTOS Los átomos no son todos iguales, se diferencian entre ellos por la constitución del núcleo y por el número de electrones. Existen unos 105 átomos distintos. EL SISTEMA PERIÓDICO Actualmente los elementos se agrupan en una Tabla Periódica porque sus propiedades químicas se representan de forma periódica. La razón de esta semejanza entre los elementos está en el número y la disposición de los electrones de la última capa. Aquellos que tienen igual número de electrones en su última capa (electrones de valencia) poseen propiedades químicas semejantes. Para construir la tabla periódica se han seguido los siguientes criterios: * Los elementos están ordenados según su número atómico ( n° de protones) creciente Ordenados de esta manera se originan una serie de filas llamadas periodos y una serie de columnas llamadas grupos o familias * Los elementos de una misma columna (grupo o familia) tienen propiedades químicas parecidas por tener el mismo número de electrones en su última capa (electrones de valencia). Destacan los siguientes grupos o familias: METALES: Alcalinos, alcalino-térreos, metales de transición, térreos, semimetales NO METALES: Halógenos, anfígenos, nitrogenoideos, carbonoideos. * Los elementos de una misma fila ( periodo ) tienen el mismo número de capas electrónicas (K - L- M - N….) Las “tierras raras” se han separado del resto porque si se incluyeran ordenados según su número atómico, se desplazarían los elementos que van a continuación y no se podrían estudiar por familias y periodos. A la izquierda (grupos I y II) están colocados los elementos que tienen pocos electrones en su última capa y tienden a perderlos (muy electropositivos). Son los metales. A la derecha (grupo VIII) se sitúan los gases nobles. Tienen su última capa completa con ocho electrones (excepto el He que tiene dos) y por tanto son estables, es decir, no reaccionan con otros átomos. A la derecha (grupos III, IV, V, VI y VII) se sitúan elementos con muchos electrones en la última capa. Por ello tienden a captar los electrones que necesitan para completar los ocho y ser estables (electronegativos). Son los no metales. En el centro se sitúan los elementos de transición, que también tienen pocos electrones de valencia (uno o dos en general). A este grupo pertenecen los metales más importantes. Pierden fácilmente los electrones de la última capa. TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS FÓRMULAS QUÍMICAS Los átomos se representan por símbolos. Los átomos al unirse forman moléculas. Las moléculas se representan por fórmulas. Toda sustancia química está representada por una fórmula. La fórmula es una forma abreviada de representar las moléculas. En una fórmula química se indica: - los símbolos de los elementos que la constituyen - el número de átomos de esos elementos (se expresan en subíndices) Ej.: H2SO4 (ácido sulfúrico). Indica que intervienen: - los átomos de H - S - O - el número de ellos ( 2 de H, 1 de S, 4 de O) Según los elementos - Monoatómicas: un solo átomo ( He, Ne, Ar, …) a) de un elemento - Diatómicas: dos átomos ( H2, O2, N2, Cl2, …) - Triatómicas: tres átomos ( O3) - Tetraatómicas: cuatro átomos (P4) b) de compuestos - Binarios: dos elementos distintos ( H2O, CO2, …) - Ternarios: tres elementos distintos ( H2SO4, …) - Cuaternarios: cuatro elementos: Ca(HCO3)2 SÍMBOLOS Y VALENCIAS DE LOS PRINCIPALES ELEMENTOS ELEMENTOS NO METÁLICOS FAMILIA NOMBRE SÍMBOLO VALENCIA CON HIDRÓGENO- METALES VALENCIA CON OXÍGENO ----------------- 1 HIDRÓGENO H FLÚOR F 1 ------- CLORO Cl 1 1-3-5-7 BROMO Br 1 1-3-5-7 YODO I 1 1-3-5-7 OXÍGENO O 2 -------- AZUFRE S 2 2-4-6 SELENIO Se 2 2-4-6 TELURO Te 2 2-4-6 NITRÓGENO N 3 1-3-5 FÓSFORO P 3 1-3-5 ARSÉNICO As 3 1-3-5 ANTIMONIO Sb 3 1-3-5 CARBONO C 4 2-4 SILICIO Si 4 2-4 HALÓGENOS ANFÍGENOS NITROGENOIDEOS CARBONOIDEOS SÍMBOLOS Y VALENCIAS DE LOS PRINCIPALES ELEMENTOS ELEMENTOS FAMILIA ALCALINOS ALCALINO-TÉRREOS TÉRREOS METALES NOMBRE METÁLICOS SÍMBOLO VALENCIA CON HIDRÓGENO Y METALES LITIO Li 1 SODIO Na 1 POTASIO K 1 BERILIO Be 2 MAGNESIO Mg 2 CALCIO Ca 2 ESTRONCIO Sr 2 BARIO Ba 2 RADIO Ra 2 BORO B 3 ALUMINIO Al 3 PLATA Ag 1 COBRE Cu 1-2 MERCURIO Hg 1-2 ORO Au 1-3 ZINC Zn 2 HIERRO Fe 2-3 COBALTO Co 2-3 NÍQUEL Ni 2-3 CROMO Cr 2-3 MANGANESO Mn 2-3 PLATINO Pt 2-4 IRIDIO Ir 4 PLOMO Pb 2-4 ESTAÑO Sn 2-4 DE TRANSICIÓN SEMIMETALES ACTIVIDADES TEMA: ESTRUCTURA DE LA MATERIA 1.- Copia en tu cuaderno y completa el siguiente cuadro: MASA SÓLIDO LÍQUIDO GASEOSO FORMA VOLUMEN 2.- La sal que se usa para cocinar adopta la forma del recipiente que lo contiene ¿se trata por tanto de un líquido? Razona la respuesta 3.- ¿Qué propiedades tienen todos los estados en los que podemos encontrar la materia?¿Cuáles podemos decir que son las propiedades generales que caracterizan la materia? 4.- ¿Qué sustancia, muy abundante en la naturaleza, se puede encontrar con mucha frecuencia en los tres estados? 5.- ¿Cómo está formada la materia, según la teoría cinético-molecular? 6.- Según esta teoría ¿sabrías explicar por qué los líquidos pueden fluir y los gases tienden a ocupar todo el volumen disponible? 7.- ¿Cuándo podemos decir que un sólido forma un cristal? 8.- ¿Es lo mismo estructura cristalina que vítrea? 9.- ¿Por qué los líquidos pueden adoptar la forma del recipiente que los contiene? 10.- ¿Qué crees que hay entre las partículas que constituyen los gases? 11.- ¿Por qué a los estados de la materia se les llama también estados de agregación de la materia? 12.- Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: * las partículas de los sólidos no se mueven * las fuerzas de unión entre las partículas de los gases son despreciables * los gases son muy poco densos * los líquidos se comprimen con facilidad * si una sustancia se puede comprimir es un gas 13.- ¿Qué crees que ocurrirá con un gas si la temperatura bajase hasta 0 K? 14.- ¿Por qué no es conveniente dejar las ruedas de las bicis al sol durante el verano? 15.- Si calientas una lata vacía y luego la tapas, ¿qué les pasa a las paredes de dicha lata al enfriarse? ¿por qué ocurre esto? 16.- Cuando se calienta un neumático éste se calienta. ¿Cuál es la razón del calentamiento?. Elige la respuesta correcta: a) el aire que se introduce tiene mayor temperatura que el del interior. b) al aumentar la presión del gas en el interior aumentan los choques y, por tanto, la temperatura del neumático c) las moléculas del aire se calientan al pasar por un orificio estrecho 17.- Un gas, por ejemplo el butano, se puede licuar sin necesidad de enfriarlo, basta con comprimirlo suficientemente ¿por qué? a) al comprimirlo su volumen disminuye y el gas, al no tener suficiente volumen, se licua b) al disminuir el volumen las moléculas se encuentran más cerca y las fuerzas de cohesión empiezan a ser importantes y como resultado el gas se licua 18.- Sabemos que los sólidos tienen forma y volumen constante, los líquidos tienen volumen constante y forma variable y los gases tienen forma y volumen variables. ¿Tiene esto algo que ver con la estructura discontinua de la materia? 19- Basándote en dicha teoría explica por qué olemos un perfume en una habitación 20.- Dibuja un átomo y pon nombres a sus partes 21.- Sabemos que el átomo es muy pequeño, su diámetro mide aproximadamente 10-8 cm. ¿Cuántos átomos necesitarías para hacer un collar de 10 cm? 22.- Completa cada frase con la palabra adecuada: a) los átomos de un mismo elemento son:________________________________________________ b) los compuestos químicos están formados por átomos: ___________________________________ c) el protón tiene carga: ______________________________________________________________ d) la partícula subatómica sin carga se llama:_____________________________________________ e) la masa del protón equivale a: _______________________________________________________ f) la partícula subatómica sin masa es el: ________________________________________________ g) el neutrón tiene una masa equivalente a la del: _________________________________________ 23.- Completa el siguiente cuadro: NOMBRE DE LA PARTÍCULA CARGA MASA APROXIMADA 24.- Subraya en cada apartado la respuesta que creas correcta a) Los átomos de un mismo elemento son * iguales * diferentes * parecidos b) los compuestos químicos están formados por átomos * iguales * diferentes * parecidos c) número atómico es el número de: * protones de una átomo * electrones de un átomo * ambas respuestas son correctas d) de los isótopos del hidrógeno el más masa tiene es el: * protio * deuterio *tritio 25.- Completa las siguientes frases: * Z representa el número _________________ e indica____________________________________ * A es el número ________________________ y representa________________________________ * N es el número ________________________ e indica ___________________________________ 26.- ¿En qué se diferencian los átomos 6 12 C y 14 C? 6 ¿Qué son estos átomos?¿Por qué? 27.- ¿Pueden existir dos átomos con distinto número atómico? ¿Y con diferente masa atómica? 28.- ¿Cuántos protones, neutrones y electrones tienen los siguientes átomos? ÁTOMO PROTONES NEUTRONES ELECTRONES 23 Na 11 137 Ba 56 56 Fe 26 197 79 Au 29.-Completa las palabras que faltan: El símbolo del potasio es _____. Su número atómico es 19 y su número másico es 39. El núcleo del átomo de potasio contiene _______ protones y ______ neutrones. Alrededor del núcleo se mueven____________________ El símbolo del ____________ de P. Su número atómico es ________ y su masa atómica es 31. El núcleo del átomo de ____________ contiene 15 protrones y _______________________. Alrededor del núcleo se mueven ____________________________________________. 30.- Dos átomos tienen ambos 12 neutrones. El primero contiene 11 protones y 11 electrones. El segundo contiene 12 protones y 12 electrones. ¿Son isótopos? ¿Por qué? 31.- Completa el siguiente cuadro: ELEMENTO SÍMBOLO Flúor Z A N° de PROTONES 9 28 N° de NEUTRONES N° de ELECTRONES 10 Si 14 Yodo 127 53 32.- Observa el cuadro y subraya las frases que consideres correctas a) Los átomos A, B, C y D pertenecen al mismo elemento b) El número atómico del elemento al que pertenece el átomo A es 7 c) Los átomos A y C pertenecen al mismo elemento d) Los átomos A y C pertenecen a isótopos distintos del mismo elemento e) Los átomos B y D pertenecen al mismo elemento pero a distintos isótopos f) Los átomos A y C pertenecen al elemento carbono de símbolo C g) El isótopo al que pertenece el átomo D se representa por 13N ÁTOMO A B C D Z 6 7 6 7 N 7 7 6 6 33.- El Br de número atómico Z = 35 ¿Cómo tendrá distribuidos los electrones? 34.- ¿Cuáles son la masa y el número atómico del isótopo de un elemento cuyo núcleo contiene 79 protones y 118 neutrones? ¿De qué elemento se trata? 35.- Un átomo con número atómico 34 y otro con 35 ¿Pueden ser isótopos? Razona tu respuesta 36.- El Uranio (Z = 92) está formado por una mezcla de tres isótopos de números másicos 234, 235 y 238 ¿Qué número de partículas fundamentales tiene cada uno? 37.- Un elemento tiene 14 neutrones y su configuración electrónica es la siguiente: * 2 e- en la primera capa * 8 e- en la segunda capa * 4 e- en la tercera capa ¿A qué elemento nos estamos refiriendo? ¿Cuál es su número atómico? ¿Cuál es su número másico? 38.- Representa la configuración electrónica del P (Z = 15) y del Mg (Z = 12) 39.- ¿Cuál de las siguientes configuraciones electrónicas sería la correcta para un átomo cuyo número atómico Z = 16 a) 2 - 4 - 5 - 6 b) 3 - 8 - 7 c) 2 - 8 - 6 d) 2 - 7 - 72 40.- El Co es el elemento número 27 y su masa atómica es 59 umas . De las siguientes afirmaciones señala si son verdaderas o falsas y por qué a) su núcleo tiene 27 eb) siempre hay 27 protones en el núcleo c) su corteza siempre tiene 27 ed) cuando el núcleo tiene 26 protones es el isótopo 58Co e) el isótopo 58Co tiene 31 neutrones en el núcleo 41.- Localiza el elemento Bario en la tabla periódica y responde a las siguientes cuestiones: a) ¿Cuál es el símbolo, número atómico y número másico? b) ¿Cuántos electrones de valencia tiene? c) ¿Gana o pierde electrones al reaccionar? ¿Cuántos? d) ¿Es un anión o un catión? 42.- El flúor (F) tiene 9 protones y 10 neutrones. Indica: a) el número atómico b) el número másico c) el número de electrones d) sus electrones de valencia e) representa su configuración electrónica. 43.- Cuando se combina el Ca con el O se forma CaO (óxido de calcio). ¿Qué tipo de enlace se produce entre estos dos átomos? Represéntalo 44.- Representa los enlaces que originan las siguientes sustancias e indica de qué tipo es: a) fluoruro de litio (F + Li) d) amoníaco ( N + H) b) cloruro de potasio (K + Cl) e) gas nitrógeno ( N + N) c) gas oxígeno (O + O) Números atómicos: F = 9 ; Li = 3 ; K = 19 ; Cl= 17 ; O = 8 ; N= 7 ; H = 1 45.- Halla la masa molecular de las siguientes sustancias: a) ácido carbónico = H2CO3 b) nitrato de plata = AgNO3 c) sulfato de cobre II = CuSO4 Masas atómicas: H = 1 ; C = 12 ; O = 16 ; Ag = 108 ; N = 14 ; Cu = 63´5 ; S = 32 46.- Halla el mol de cada una de las sustancias anteriores 47.- La fluorita es fluoruro de calcio (CaF2) a) ¿Cuál es su peso molecular? b) ¿Cuántos gramos son un mol de fluorita? Masas atómicas: F = 19 ; Ca = 40 48.- ¿ Qué electrones del átomo son los que determinan su comportamiento y sus propiedades químicas? 49.- ¿Qué tienen en común los elementos de la Tabla Periódica que están colocados en la misma columna? ¿ Y los que están en la misma fila? 50.- Observa la Tabla Periódica. Anota las características de los átomos del Ca y del Mg ¿Qué tienen en común? ¿En qué se diferencian? 51.- ¿Que propiedades tienen los elementos metálicos? 52.- ¿Todos los átomos tienen el mismo radio atómico? Razona la respuesta. 53.- ¿Qué son compuestos químicos? Haz una relación de los más conocidos y usuales e indica de qué elementos están formados. 54.- ¿Por qué podemos decir que los alcalinos y los halógenos son “complementarios”? 55.- A los gases nobles se les llama también inertes. ¿Por qué reciben este nombre? 56.- ¿Qué es un ion?. Escribe el tipo de iones que pueden formar los cinco primeros elementos de la Tabla Periódica. 57.- ¿Hay alguna posibilidad de combinación entre el litio y el potasio? ¿Y entre el berilio y el kripton? Razona las respuestas 58.- Explica cómo se unen el cloro y el magnesio. Indica qué tipo de enlace se produce y escribe la fórmula resultante 59.- Escribe que tipos de enlace se produce entre los siguientes pares de elementos químicos y trata de escribir la fórmula química resultante: litio y bromo ; silicio y magnesio ; azufre y hierro ; potasio y yodo 60.- Escribe las propiedades fundamentales de los compuestos iónicos 61.- Escribe las propiedades fundamentales de los compuestos covalentes 62.- ¿A qué llamamos valencia química? 63.- Haz una clasificación de los compuestos químicos según el número de élementos químicos distintos que forman sus moléculas 64.- ¿Qué es una fórmula química?. Haz un esquema de sus clases e indica las diferencias entre ellas 65.- ¿Cuándo decimos que un átomo actúa con tres valencias positivas? 66.- El N2 suele actuar con tres valencias negativas ¿Qué significa esto? 67.- El O2, S, Se y Te actúan químicamente con dos valencias negativas ¿Cuántos electrones tienen en la última capa? 68.- Al formarse CaF2 (fluoruro de calcio) ¿Qué átomo se oxida? 69.- ¡Qué significan los guiones que enlazan los símbolos de los átomos entre sí? 70.- Escribe la fórmula desarrollada del butano C4H10 71.- Halla la masa molecular de las sustancias siguientes: yeso cristalizado: CaSO4 · 5H2O óxido de hierro II: FeO sulfato de bario: BaSO4 ribosa (azúcar): C5H10O5 72.- Expresa en gramos: 4 · 1024 uma 73.- Expresa en uma: 3 · 1023 gr 74.- ¿Cuántos moles de átomos hay en 1024 moléculas de agua? 75.- ¿Cuántos átomos-gramo son 7 g de hidrógeno? 76.- ¿Cuántas moléculas gramo son 7 g de hidrógeno? 77.- Si bebes 100 g de agua: ⇒ ¿cuántas moléculas de agua has bebido? ⇒ ¿cuántos átomos de hidrógeno has ingerido? ⇒ ¿cuántas moléculas gramos son los 100 g de agua? 78.- Si en una ferretería pidieras 6,023 · 1023 átomos de hierro ¿cuántos gramos de hierro debiera darte el dependiente? (masa atómica del hierro = 56 uma) 79.- ¿Dónde hay más átomos de oxígeno, en 2 moles de moléculas de oxígeno o en 2 moles de moléculas de agua? 80.- Un vaso contiene 200 cm3 de agua ¿qué volumen de oxígeno podría obtenerse a partir de esa cantidad de agua? 81.- La fórmula del gas butano es C4H10 ¿cuántas moléculas hay en 30 g de ese gas? ¿qué volumen ocupa dicha masa? 82.- Para realizar la fotosíntesis una planta absorbe diariamente 15 l de dióxido de carbono ¿cuántas moléculas hay en ese volumen? ¿cuál es la masa de los 5 l? 83.- Un frasco de laboratorio contiene 100 g de carbonato de sodio (Na2CO3). ¿cuántos moles de dicho compuesto hay en el frasco? 84.- Una gota de agua tiene un volumen de 0,05 cm3 ¿cuántas moléculas de agua hay en la gota? 85.- ¿Cuántos gramos de amoniaco (NH3) hay en 100 moles de dicho compuesto? 86.- Tenemos 150 g de cloruro de potasio (KCl). Este compuesto es iónico y en él por cada ion Cl - hay un ión K+ ¿Cuántos moles de iones Cl- y cuantos moles de iones K+ hay en los 150 g de KCl? 87.- ¿Cuántos átomos de platino hay en 1 g de dicho metal? 88.- Calcular: a) Cuántos moles de azufre (S) hay en 4 moles de ácido sulfúrico (H2SO4). b) Cuánto gramos de hidrógeno (H) hay en 1 mol de ácido sulfúrico (H 2SO4). c) Cuántos átomos de hidrógeno (H) hay en 1 mol de ácido sulfúrico (H 2SO4).
