Guía de Química
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DIRECCIÓN ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE DESARROLLO ACADÉMICO 12° ENCUENTRO ACADÉMICO, CULTURAL Y DEPORTIVO INTERBACHILLERES 2014 CONCURSO DE CONOCIMIENTOS 2014 GUÍA DE ENTRENAMIENTO DISCIPLINA: QUÍMICA Octubre de 2013 1 2 ÍNDICE Contenido INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 4 I. QUÍMICA INORGÁNICA..................................................................................................................... 5 EL ÁTOMO Y LA TABLA PERIÓDICA.................................................................................................. 5 EL ÁTOMO ................................................................................................................................... 5 ISÓTOPOS .................................................................................................................................... 6 LA TABLA PERIÓDICA ................................................................................................................... 7 PROPIEDADES PERIÓDICAS ......................................................................................................... 8 ACTIVIDADES ................................................................................................................................. 16 II. QUÍMICA ORGÁNICA ..................................................................................................................... 22 ISÓMEROS ..................................................................................................................................... 22 GRUPOS FUNCIONALES ................................................................................................................. 23 NOMENCLATURA....................................................................................................................... 25 ACTIVIDADES ............................................................................................................................... 25 III. EJERCICIOS RESUELTOS ................................................................................................................ 28 PÁGINAS ELECTRÓNICAS CONSULTADAS .......................................................................................... 37 3 INTRODUCCIÓN Esta guía va dirigida a los estudiantes que participarán en el Concurso de Conocimientos 2014, en su fase regional en la disciplina de Química. Este material didáctico es un apoyo adicional a los diarios de aprendizaje, tiene el propósito de brindar a los estudiantes mayor información actualizada para entender las propiedades de los elementos químicos, asimismo abarca otros temas: La guía se divide en 3 secciones: I. Química Inorgánica Átomo Tabla periódica II. Química Orgánica Isómeros Grupos funcionales o Nomenclatura III. Ejercicios resueltos Las primeras dos secciones contempla información adicional a la que aparece en los diarios de aprendizaje, en donde se profundiza sobre las propiedades periódicas de los elementos, la relación con los tipos de enlace y la importancia de la configuración electrónica como parte de dichas propiedades. Además se proponen reactivos que se pueden responder con la lectura de la guía y estudiando otras fuentes bibliográficas. También se encuentran sugerencias de páginas electrónicas que se puede consultar para tener un panorama más amplio de los temas de la sección Química orgánica. La tercera sección corresponde a ejercicios resueltos de diversos temas, los cuales se pueden utilizar como ejemplos para resolver otros problemas similares. Se les sugiere a los estudiantes tener presente que en el examen se abordarán todos los temas indicados en el temario por ello se recomienda que desarrollen los mismos apoyándose de los diarios de aprendizaje de Química I y Química II; así como cualquier otra bibliografía que recomiende el asesor académico. Recuerda que todo avance de la ciencia impacta en nuestra vida cotidiana. 4 I. QUÍMICA INORGÁNICA EL ÁTOMO Y LA TABLA PERIÓDICA EL ÁTOMO El átomo es la partícula que constituye a un elemento químico, antiguamente se pensaba que era indivisible (Leucipo y Demócrito siglo V a. de C); actualmente sabemos que no es así, los átomos están constituidos por electrones, protones y neutrones, esto es lo que aprendemos desde la secundaria; pero se ha descubierto que existen más partículas que los constituyen como los neutrinos, los quarks, los hadrones, los leptones; recientemente se ha dado a conocer que se halló el bosón de Higgs, por esta investigación los científicos han sido galardonados con el premio nobel. No obstante, falta realizar más estudios para comprobar la existencia de esta partícula elemental. Figura 1. El gran colisionador de hadrones utilizado para detectar el bosón de Higgs. Desde hace 2,500 años se tienen nociones sobre el átomo, sin embargo, hubo quienes se oponían ante esta idea, como el filosofo griego Aristóteles. Hasta el año de 1803 John Dalton propone el átomo como una idea científica; él propone que los elementos (que están constituidos por átomos), el hidrógeno, oxígeno, cloro son distintos entre sí y que las sustancias o compuestos químicos están formados por moléculas (agregado de átomos muy estables), pueden ser sencillas como las moléculas del agua o del dióxido de carbono o complejas con miles de átomos como las cadenas que constituyen los genes. Durante esta época no había pruebas que mostraran un átomo, por lo que existían dos corrientes: los atomistas y los antiatomistas; así durante todo el siglo XIX. No obstante, en 1827, Robert Brown había observado que los granos de polen se movían de forma permanente en el agua en una muestra que estudiaba bajo el microscopio, este movimiento se conoce actualmente como movimiento browniano, redescubierto en 1905 por Albert Einstein quien propuso un método para medir el tamaño de las moléculas de agua. En 1910, Jean Perrin realizó un experimento (siguiendo el método de Einstein); 5 cuyo resultado fue magnifico porque logró medir el tamaño de las moléculas del agua. Con estas observaciones deducciones y experimentación se pudo comprobar la existencia de los átomos. Para esta época ya se había descubierto el electrón como parte del átomo. Fue hasta entonces que se supo de forma contundente que la materia estaba constituida por átomos. Todo esto es una parte de la historia de las investigaciones que se han realizado con respecto al átomo, se invita a que sigas en este recorrido estudiando los modelos atómicos que han propuesto diversos científicos. ¿Dónde podemos percibir los átomos? En toda la materia que nos rodea. El cuerpo que posees, la mesa, la cuchara, la computadora, los árboles, etc. ISÓTOPOS Son átomos de un mismo elemento que se diferencian por la cantidad de neutrones que poseen en su núcleo. Difieren en masa pero poseen las mismas propiedades químicas, pero las propiedades nucleares y físicas son muy distintas. Se representan como: Donde A es el número de masa y Z el número atómico. Ejemplos: 2 electrones, 2 protones y 2 neutrones. 2 electrones, 2 protones y 1 neutrón. El número de masa es la suma de protones y neutrones. Para obtener el número de neutrones de un isótopo, se aplica: N=A-Z La muestra de un elemento cualquiera, esta constituida por distintos porcentajes de los isotopos naturales del elemento; conocida como porcentaje de abundancia natural. Las masas de los isotopos generalmente se expresan en unidades de masa atómica (uma), donde se toma como referencia la masa del átomo del carbono que pesa exactamente 12 uma. Sin embargo, debido a que existen isótopos, las masas de estos átomos se promedian para obtener la masa atómica relativa, que es el dato que se reporta en la tabla periódica. Isótopo Porcentaje de abundancia natural Neutrones Protones Electrones 1.4 % 122 82 82 24.1% 124 82 82 22.1% 125 82 82 52.4% 126 82 82 Tabla 1. Isótopos naturales del plomo Pb. 6 UTILIZACIÓN DE LOS ISÓTOPOS Los isotopos son utilizados en investigación científica básica, donde el uso de isotopía estable pretende determinar el efecto de los metales pesados sobre el ambiente aportados por las diferentes actividades humanas. El se emplean para determinar la edad de algunos restos fósiles u objetos arqueológicos. Los isótopos radioactivos del rubidio , estroncio , samario , neodimio y plomo son utilizados en estudios geoquímicos para fechar muestras de roca total y minerales, además de conocer el origen de los magmas. Isótopos del yodo, cobalto y tecnecio son utilizados en la medicina. LA TABLA PERIÓDICA Como Dalton ya lo había expresado acertadamente, cada elemento químico tiene su átomo característico. Los átomos de cada elemento químico poseen diferente número de electrones, núcleos distintos, por tanto cargas eléctricas diversas. El elemento más ligero es el que posee un electrón: el hidrógeno y los elementos naturales más pesados son el uranio con 92 electrones, 93 electrones el neptunio y el plutonio con 94; los dos últimos elementos se encuentran de forma natural pero en mínima cantidad. La combinación de estos 92 elementos es la que produce la variedad de sustancias que se dan de manera natural o se producen industrialmente. El descubrimiento de los distintos elementos ha dado como consecuencia la organización de ellos en una tabla periódica que actualmente se puede adquirir con cierta facilidad; el desarrollo de esta herramienta que utilizamos en el aprendizaje de esta disciplina científica es producto de arduas investigaciones de diversos científicos como: Lavoisier, Meyer, Döbereiner, Mendeleiev, Chancourtois, Newlands y Moseley; la historia de su construcción ha sido aproximadamente durante dos siglos donde se han descubierto elementos, características y propiedades. UTILIDAD Y ORGANIZACIÓN DE LA TABLA PERIÓDICA. La tabla periódica de los elementos proporciona información concisa para entender cómo reaccionan entre sí todos los elementos conocidos y como se enlazan químicamente, ayuda a explicar las propiedades que posee cada elemento. El sistema periódico de los elementos recibe ese nombre debido a que muestra en forma gráfica cómo ciertas propiedades de las sustancias químicas se repiten después de intervalos regulares. En la tabla moderna de 118 elementos, cada uno está colocado a lo largo de filas o hileras ordenadas de acuerdo con su número atómico (representado por la letra Z) creciente que es el número de protones en el núcleo de un átomo de cada elemento. Existen siete filas, cada una conforma un periodo. La longitud de los periodos varía: el primero tiene dos elementos, los siguientes dos tienen ocho cada uno, luego 18 y 32, respectivamente, en los siguientes pares de periodos. Las columnas forman grupos, de los cuales hay 18, basados en propiedades químicas similares, relativas al número de 7 electrones en la capa exterior de los átomos, también llamada capa de valencia. Por ejemplo, en el grupo 17, los halógenos, todos carecen de un electrón para llenar sus capas de valencia, todos tienden a adquirir electrones durante las reacciones, y todos forman ácidos con el hidrógeno. En términos del número atómico, los elementos tienen múltiplos exactos del número de protones del átomo de hidrógeno—ya que el hidrógeno tiene sólo un protón, todo otro átomo es un múltiplo de él. Y, tal vez en un sentido más profundo, la moderna astrofísica ha mostrado que casi todos los elementos están literalmente formados a partir de átomos de hidrógeno y de helio, que se combinaron durante el Big Bang, al inicio del universo, así como al interior de las estrellas y las supernovas. Figura 2. Los periodos son las filas, numerados del 1 al 7; los grupos corresponden a las columnas numerándose del 1 al 18 o en números romanos junto con la letra A o B. PROPIEDADES PERIÓDICAS RADIO Las distancias interatómicas (entre átomos) tienen una cifra de 10-8 centímetros (0.00000001). Para medir estas distancias se utiliza el método de difracción de rayos X o el método de difracción de neutrones. La unidad de medida es el Amstrong Å. 8 El radio de los átomos depende del tipo de enlace químico con el que se encuentren unidos. Es una propiedad periódica de los elementos. Existen distintos tipos de radio: RADIO COVALENTE Es el radio que existe entre átomos cuando presentan enlace covalente, como el que ocurre en moléculas diatómicas homonucleares. Es necesario tomar en cuenta el número de ligaduras que presentan: una ligadura en el H2, dos ligaduras en el O2, tres ligaduras en el N2. Estas ligaduras se representan gráficamente como: H-H, O=O, N; mientras mayor sea el número de ligaduras entre dos átomos, mayor es la fuerza del enlace y esto hace que los átomos estén más juntos. RADIO ATÓMICO El radio atómico efectivo se refiere al promedio de los radios que presenta el elemento en todos sus compuestos covalentes en los que forma ligaduras del mismo tipo. Ejemplo: en el diamante el carbono posee ligadura simple con otros cuatro carbonos. Así mismo, presenta ligaduras sencillas en otros compuestos orgánicos. De forma parecida, se puede obtener el radio atómico del silicio. Figura 3. Estructura del diamante y del silicio. RADIO DE VAN DER WAALS Los gases nobles no forman compuestos (sensu stricto), por tanto, no se puede medir un radio atómico. En los gases nobles las distancias interatómicas se determinan por medio del radio de Van der Waals, que son las fuerzas moleculares que unen a los átomos de estos elementos, lo cual permite licuar (pasar del estado gaseoso al líquido) los gases en condiciones de bajas temperaturas y altas presiones. El radio de Van der Waals se puede obtener para todos los elementos, siendo mayor que el radio atómico efectivo. Elemento Hidrógeno Nitrógeno Oxígeno Cloro Azufre Arsénico Símbolo H N O Cl S AS Radio Atómico Efectivo (en Å) 0.32 0.70 0.66 0.99 1.04 1.21 Radio de Van der Waals (en Å) 1.20 1.50 1.40 1.80 1.85 2.00 Tabla 2. Comparación del radio atómico efectivo y el radio de Van der Waals de algunos elementos. 9 Con esta información se establece lo siguiente: Con esta información se establece lo siguiente: 1) El radio atómico siempre disminuye en un periodo al aumentar el número atómico. 2) El radio atómico se acrecenta en un grupo al aumentar el número atómico. Figura 4. El radio atómico en la tabla periódica de los elementos. RADIO METÁLICO Como su nombre lo especifica, el radio metálico solo aplica para los elementos metálicos como el sodio Na. Como ya se mencionó el tipo de enlace es importante para determinar el radio, en este caso, es el enlace metálico donde los electrones de valencia son compartidos por todos los átomos que forman la red, esto hace que el enlace metálico sea más débil que el enlace covalente; por tal razón, los radios metálicos son mayores que los radios covalentes. La periodicidad del radio metálico es exactamente la misma que para el radio atómico: al aumentar el número atómico en período el radio metálico disminuye, al aumentar el número atómico en grupo el radio metálico aumenta. Elemento Potasio Aluminio Hierro Cobre Plata Platino Símbolo K Al Fe Cu Ag Pt Radio Covalente en (Å) 2.03 1.18 1.17 1.17 1.34 1.30 Radio Metálico en (Å) 2.35 1.43 1.26 1.28 1.44 1.39 Tabla 3. Comparación del radio metálico con el radio covalente. 10 RADIO IÓNICO El radio iónico esta relacionado con los compuestos químicos que poseen enlaces iónicos. El radio iónico se eleva al aumentar el número atómico en grupo de la tabla periódica y disminuye al incrementar el número atómico en el período; igual que en el radio atómico y el radio metálico. Los átomos son neutros, pero adquieren carga eléctrica, por lo tanto se convierten en iones: En el enlace iónico, las cargas sobre los iones desempeñan el mismo papel que la valencia en el enlace covalente, es decir, un ión +1 solo puede ligar a un solo ión -1; pero un ión +2 puede unirse a dos iones -1 o a un ión -2. Aquí también las relaciones son de números enteros, pues las cargas eléctricas siempre son enteras. Las cargas eléctricas de diferente signo se atraen, por ello, es posible la unión entre un ión positivo y un ión negativo; un ejemplo de ello es el cloruro de sodio NaCl. El radio de un átomo se afecta cuando se convierte en ión. En un catión ocurre lo siguiente: Ión de Sodio Na Átomo de Sodio Na Número atómico: 11 Entonces posee 11 protones y 11 electrones Esto le proporciona cierto volumen y radio atómico. Número atómico: 11 Entonces posee 11 protones y 10 electrones Estos 11 protones atraen con más fuerza a los 10 electrones. Como consecuencia el radio del ión Na+ sea menor que el del átomo de Na. 11 En los aniones: Figura 5. Esquema del radio atómico y el radio iónico en un catión y un anión. ENERGÍA DE IONIZACIÓN Es la energia que se proporciona a una mole o mol de átomos en estado gaseoso para quitarles un electrón a cada uno. Una mole de elemento (gas) + Energía de ionización E(g) + E.I. Una mole de iones positivos + E (g) + Una mole de electrones +e En la primera energía de ionización se le quita el electrón de valencia, pero pueden existir segunda y tercera energía de ionización. Las energias de ionización de un elemento representan la facilidad que tiene un elemento para ceder sus electrones, por esta razón, mientras mayor sea la energía de ionización de un elemento más dificil será remover el electrón correspondiente. Esta es una propiedad relacionada con la configuración electrónica. 12 AFINIDAD ELECTRÓNICA Es una propiedad de los elementos que muestra las tendencias a aceptar electrones. Existen elementos que requieren energía para aceptar el electron extra como el nitrógeno y el berilio, otros elementos liberan energía al recibir al electrón como los halógenos y los metales alcalino terreos. Para entender esta propiedad se puede también analizar la configuración electrónica, si un elemento tiene configuración de orbitales llenos o casi llenos es estable, será difícil que acepte electrones. Los gases nobles no aceptan electrones por que tiene sus orbitales completos. H (-17.3) Li He Be B C N O F ---Ne (4.4) (-7.6) (-25.8) (6.2) (-33.8) (-81.0) Cl ---Ar (-17.9) K (-84.8) Br ---Kr (-11.5) Rb (-79.1) I ---Xe (-72.1) ---- (-13.4) Na (-13.8) Figura 6. Afinidades electrónicas de algunos elementos. Para todos los elementos, el proceso para ganar el segundo electrón presenta signo positivo para la energía, es decir, es necesario dar energía a todos los elementos para que acepten un segundo electrón una vez que ya han aceptado al primero. ELECTRONEGATIVIDAD Representa una medida del grado de atracción de un par de electrones en un enlace covalente. Un valor de electronegatividad en la escala de Pauling debe entenderse de la siguiente manera: los elementos que presenten valores grandes de electronegatividad son elementos que tienen gran tendencia a atraer electrones y se dice que son los elementos mas electronegativos; aquellos elementos con valores de electronegatividad pequeños tenderán a ceder electrones y se dirá que son los elementos menos electronegativos 13 Figura 7. Valores de electronegatividad propuestas por Pauling. Nuevamente, esta propiedad esta relacionada con los tipos de enlaces químicos. Existen enlaces que son 100% covalentes: aquellos enlaces de las moléculas diatómicas homonucleares; pero en la naturaleza no se presentan enlaces 100% iónicos es decir, en ningún enlace conocido un átomo le quita completamente al otro su electrón, siempre los comparte, aunque lo haga en una proporción mínima. La electronegatividad se incrementa conforme aumenta el número atómico en el periodo; en un grupo la electronegatividad disminuye cuando aumenta el número atómico. Los elementos que se encuentran arriba y a la derecha de la tabla son los más electronegativos; los elementos que se encuentran abajo y a la izquierda son los menos electronegativos. Figura 8. Las flechas indican el aumento de la electronegatividad, afinidad electrónica, energía de ionización en un periodo y en un grupo. 14 CARÁCTER METÁLICO (PROPIEDADES METÁLICAS DE LOS ELEMENTOS) Aproximadamente dos tercios de los elementos que constituyen los elementos de la tabla periódica son metales. Las propiedades periodicas que se asocian al carácter metálico son la maleabilidad, ductilidad, conductividad térmica, resistencia eléctrica. Los elementos metálicos se encuentran ubicados a la izquierda y abajo de la tabla periódica, los elementos no metálicos se encuentran arriba y a la derecha. Figura 9. Metales y no metales en la tabla periódica. Figura 10. Aumento y disminución del carácter metálico y no metálico. 15 METALES NO METALES Menor electronegatividad Mayor radio atómico Menor energía de ionización Mayor electronegatividad Menor radio atómico Mayor energía de ionización Tabla 4. Comparación de algunas propiedades periódicas entre metales y no metales. ACTIVIDADES I. Lee y responde correctamente los siguientes planteamientos. 1. Los iones de plomo, cobre y cadmio tienen un efecto en el crecimiento de plantas como la zanahoria, el rábano y el haba. ¿Cual es la valencia de estos iones? 2. ¿Cuál es la masa atómica del 40 Zr, elemento con 53 neutrones? 3. ¿A qué grupos o familias pertenecen los elementos que se presentan con moléculas diatómicas? 4. ¿Cuál es la razón por la que los gases nobles son químicamente estables? 5. Ordena de mayor a menor de acuerdo a su electronegatividad los siguientes elementos: Ca, Mg, B, P, Au, Bi, Ba, As, Ag. 6. Escribe en que elementos NO se aplica la regla del octeto: 7. ¿Cuántos electrones y protones tiene el ion Sr+2? 8. Realiza un cuadro comparativo de los tipos de enlaces químicos, incluye las fuerzas de atracción intermoleculares. 9. Clasifica los siguientes compuestos de acuerdo al tipo de enlace que poseen y realiza la representación de Lewis. 1) H2O 5) O3 9) CrO 13) HCl 2) CH4 6) LiCl 10) TeO2 14) H2S 3) CO2 7) NaBr 11) NO2 4) Al2O3 8) SnBr4 12) PF3 10. Escribe tres ejemplos que correspondan a los tipos de compuestos químicos que se especifican; su fórmula química y utiliza la nomenclatura Stock para nombrarlos. a) Óxidos metálicos b) Óxidos no metálicos c) d) e) f) Hidruros Hidróxido Hidrácidos Oxiácido g) Sales binarias h) Oxisales 16 II. Realiza la lectura del siguiente artículo de divulgación y posteriormente contesta los planteamientos 11,12 y 13. Los temibles radicales libres ¿En qué se parecen la chatarra tirada a la intemperie y los seres humanos? Si su primer impulso fue decir que en nada, piense otra vez. Tanto los clavos viejos como las personas tenemos cuando menos algo en común: ambos, con el paso del tiempo, nos vamos oxidando. Efectivamente, no hace falta ser de hierro para oxidarse. De hecho, como parte de las reacciones químicas naturales de nuestro organismo, constantemente estamos produciendo unas sustancias llamadas radicales libres, o especies reactivas del oxígeno (mejor conocidas como ROS por sus siglas en inglés), cuyo efecto a largo plazo es la oxidación paulatina de nuestras células. Pero no vaya a pensar, estimado lector, que podemos contrarrestar los malestares producidos por la oxidación nada más echando unas gotitas de aceite lubricante en nuestras articulaciones, como lo hacía el hombre de hojalata del Mago de Oz. Ojalá fuera tan sencillo. En realidad, el daño causado por la oxidación es responsable en gran medida del envejecimiento y está relacionado con enfermedades tales como el cáncer, las lesiones en el hígado y riñones, la aterosclerosis y la artritis reumatoide, entre muchas otras. Por si esto no fuera suficientemente desalentador, además de los radicales libres que produce nuestro organismo, estamos expuestos todos los días a fuentes externas de sustancias oxidantes. Cada vez que comemos cosas fritas –digamos por ejemplo unas suculentas garnachas–, lo que estamos consumiendo es una importante cantidad de radicales libres producidos por la ruptura de los ácidos grasos del aceite hirviendo. Y de los radicales libres que aspiramos junto con la contaminación o el humo del cigarrillo mejor ni hablamos. Pero, ¿qué son en sí estos dichosos radicales libres? Tomemos como ejemplo típico a los radicales alcoxi, que se cuentan entre los más dañinos para el ser humano. Los radicales alcoxi no son más que moléculas que tienen uno o más átomos de oxígeno a los cuales les faltan electrones. El problema es que el oxígeno tiene unas ganas inmensas de tener sus electrones completos, por lo que se los “roba” a otras moléculas, que a su vez se transforman en radicales libres y le quitan electrones a otras sustancias que se convierten en radicales libres, que... Bueno, ya entendió la idea, ¿no? Es un poco como los vampiros de las películas, que cuando muerden a su víctima la transforman en un vampiro que comienza a buscar más víctimas para morder. En su búsqueda por recuperar sus electrones, los radicales libres van desencadenado reacciones químicas que dañan a nuestras células. Afortunadamente, a lo largo de millones de años de evolución nuestro organismo ha ido desarrollando defensas en contra de la oxidación producida por los radicales libres. De la misma forma que nuestro metabolismo normal los produce, también fabrica sustancias antioxidantes que contrarrestan sus efectos. Y si con nuestros antioxidantes naturales no es suficiente, siempre podemos darle una ayudadita a nuestro cuerpo consumiendo antioxidantes como la vitamina A o el licopeno (la sustancia que le da el color rojo a los 17 jitomates y a la papaya). Además de los antioxidantes que ya mencionamos, existe una gran cantidad de alimentos que contienen sustancias que nos permiten disminuir los efectos nocivos de los radicales libres, como por ejemplo el aceite de oliva, el vino tinto y la mayoría de las verduras. Por cierto que un grupo de organismos –muchos de ellos comestibles– con un gran potencial de producción de antioxidantes son los hongos. Un proyecto de investigación dirigido por el doctor Ángel Trigos Landa, del Laboratorio de Alta Tecnología de Xalapa (LATEX), en el que tengo el honor de participar, consiste en el estudio de las sustancias útiles elaboradas por diversos tipos de hongos; en dicho proyecto hemos podido identificar distintos compuestos con capacidades antioxidantes que en un futuro próximo podrían formar parte de nuestro arsenal de antirradicales libres. Lo más curioso del caso es que todas las sustancias que evitan que nos oxidemos lo hacen precisamente oxidándose ellas mismas; es decir, que al “regalarle” a los radicales libres los electrones que les hacen falta, interrumpen la cadena de producción de nuevos radicales libres. Así, si mantenemos un equilibrio entre éstos y las sustancias antioxidantes (ya sean propias o consumidas junto con los alimentos), podremos reducir muchas de las consecuencias negativas de la oxidación. Obviamente, esto no quiere decir que vamos a dejar de hacernos viejos, pero sin duda nuestra calidad de vida mejorará notablemente. Suárez, M.J.M. 2007. Los temibles radicales libres. La Ciencia y el Hombre. Volumen XX, Número 2. Recuperado el 11 de octubre de 2013 de: http://www.uv.mx/cienciahombre/revistae/vol20num2/articulos/radicales/ 11. ¿A qué le atribuyes que el oxígeno tenga unas ganas inmensas de tener sus electrones completos? 12. ¿Cuáles son las consecuencias de las reacciones de oxidación en nuestro organismo? 13. ¿Cómo operan los compuestos antioxidantes en nuestro organismo? III. Lee y responde correctamente los siguientes planteamientos. 14. Balancea las siguientes ecuaciones químicas e identifica a que tipo pertenecen: a) b) c) d) S (s)+ O2(g) Cu(s) +S (s) SO2 (g) e) f) g) h) i) 15. Escribe la ecuación balanceada para la reacción de ácido carbónico H2CO3 e hidróxido de potasio KOH. 16. Determina el estado de oxidación del azufre en cada uno de los compuestos químicos: a) H2S b) S8 c) SCl2 d) Na2SO3 e) siguientes SO4 2- 18 17. Indica el estado de oxidación del elemento que se escribe con negritas. c) Cr2O72d) SnBr4 a) P2O5 b) NaH e) BaO2 18. La batería de níquel NiO2 (s) y cadmio Cd(s), es una pila seca recargable que se utiliza en aparatos que funcionan con baterías para producir electricidad: a) Realiza la ecuación química que ocurre. b) Identifica las sustancias que se oxidan y las que se reducen; indica cuales son los agentes oxidantes y cuales los reductores. 19. Determinar el calor generado en la reacción de combustión del etano a 25 ºC y una atm. 2 C2H6 (g) +7 O2(g) 4 CO2 (g) +H2O (g) 20. ¿Cuál es la diferencia entre una reacción endotérmica y una exotérmica? 21. Realiza un diagrama radial sobre los factores que afectan la velocidad de una reacción química. IV. Completa correctamente los siguientes cuadros con la información que se solicita: a) Elemento Número Configuración Periodo atómico electrónica Grupo Utilización 1s2 2s2 2p6 N 6 Hg 2 IIB ó 12 24 19 b) c) Escribe las fórmulas que se obtienen de los siguientes iones metálicos con los iones poliatómicos y escribe el nombre que le corresponde de acuerdo a la nomenclatura Stock (que es aceptada por la IUPAC Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, en español). ClO - - ClO4 -3 PO4 CrO4 -2 NO3 -1 NO2 -1 +1 Ag Cu +1 +2 Cu +2 Fe +3 Fe +1 K Sr +2 +2 Zn +3 Al +2 Ca 20 V. Lee atentamente los planteamientos y escribe en el paréntesis la letra de la respuesta correcta. ( ) 1. Del grupo 1 o IA , ¿cuál es el elemento de mayor radio atómico? A) Rubidio B) Cesio C) Hidrógeno D) Litio ( ) 2. Es el tipo de radio que existe entre elementos que poseen núcleos iguales. A) Iónico B) Van der Wals C) Covalente D) atómico ) 3. Es el tipo de enlace que ocurre entre un ión con carga positiva y un ion con carga negativa. A) Iónico B) Metálico C) Covalente D Covalente polar ( ( ) 4. Se manifiesta como onda-partícula y conforman la materia. A) Compuesto B) Isótopo C) Elemento D) Átomo ( ) 5. Partícula subatómica con carga negativa. A) Electrón B) Protón C) Neutrón D) Quark ( ) 6. Son elementos químicos que forman parte importante de los organismos vivos. A) S, P, Mo B) Ag, Ti, Pb C) Xe, Ru, Ir D) Hg, Si, W ( ) 7. Son elementos químicos con menor afinidad electrónica. A) Br, Cl, O B) K, Ba, Be C) P, C, As ( ) 8. Es el elemento o ión que posee el mayor radio iónico. A) F-1 ( C) Cs D) Cs+1 B) 29 C) 28 D) 26 ) 10. Científico que comprobó la existencia de los átomos experimentalmente. A) Dalton ( B) F ) 9. Es el número de neutrones del A) 30 ( D) Fe,Sb,Sn B) Einstein C) Brown D) Perrin ) 11. Elige la ecuación que represente a) b) c) d) 21 II. QUÍMICA ORGÁNICA El campo de estudio de esta rama de la química son los compuestos que forma el carbono. Los átomos de carbono pueden unirse entre sí, para formar cadenas de miles de átomos o anillos de todos los tamaños; estas cadenas y anillos pueden tener ramificaciones y uniones cruzadas, que a su vez, pueden unirse con otros átomos; principalmente de hidrógeno, pero también de flúor, cloro, bromo, yodo, oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo entre otros. Algunos ejemplos son: la celulosa, la clorofila y la oxitocina. Dependiendo del ordenamiento atómico corresponderá a un compuesto químico distinto, que contiene características químicas y físicas que caracterizan a tal compuesto. Actualmente se conocen cerca de diez millones de compuestos del carbono, aumentando medio millón cada año. La química orgánica es una disciplina importante para la tecnología: es la química de los colorantes, las drogas, el papel, las tintas, las pinturas, los plásticos, la gasolina y los neumáticos; es la química de nuestros alimentos y de nuestro vestuario. Es fundamental para la biología y la medicina. Los organismos vivos están constituidos principalmente por sustancias orgánicas, además de agua. Para entender toda la gama de compuestos químicos que existen se recurre a la teoría estructural que es una base para comprender como se unen los átomos para formar moléculas, el orden de los átomos y los electrones que los mantienen unidos; por consiguiente, las formas y los tamaños de las moléculas formadas y con el modo de distribución de los electrones. Los modelos y dibujos son aproximados a lo que sucede con el comportamiento de los átomos y serán útiles en la medida que entendamos que están representando; interpretados desde la teoría estructural. ISÓMEROS Son compuestos diferentes que tienen la misma fórmula molecular. Poseen igual número de los mismos átomos pero se encuentran unidos entre sí de forma distinta. Un ejemplo de esto son: el alcohol etílico y dimetil éter, que tienen una diferencia estructural marcada por lo que se clasifican en familias químicas distintas. En otros compuestos, las diferencias son mínimas que solo se pueden explicar a través de modelos tridimensionales. Figura 11. Diferencias entre isómeros. 22 GRUPOS FUNCIONALES Un grupo funcional es una estructura que se caracteriza por una conectividad y composición específica de cadenas de hidrógeno y carbono que forman hidrocarburos que se dividen: compuestos aromáticos (grupo arilo), alcoholes, aldehídos, cetonas, carboxílicos, éteres, aminas, esteres y amidas. Un grupo funcional Un tipo de compuesto orgánico. Tipo de compuesto Fórmula Grupo funcional Alcano R-CH2-CH2-R' Alqueno R-CH=CH-R' Doble enlace Eteno o etileno Alquino R-C≡C-R' Triple enlace Etino o Acetileno Aromático Ar-R Anillo bencénico Benceno Alcohol R-OH Grupo Hidroxilo CH3-OH metanol Éter R-O-R' Grupo alcoxi CH3-O-CH3 Éter dimetílico Estructura Ejemplo R-H Nombre del compuesto Etano 23 Aldehído R-C(=O)H Cetona R-C(=O)-R' Ácido carboxílico R-COOH Éster R-COO-R' Amina R-NR2 Amida R-C(=O)N(-R')-R" Haluro R-X CH3-CHO Etanal o acetaldehido CH3-OC-CH3 Acetona CH3-CH2-COOH Ácido propanoico Grupo carbonilo Grupo carbonilo Grupo carboxilo Grupo alcoxicarbonilo Butanoato de metilo Butanamina Grupo amino Butanamida Grupo carboxamida X = F, Cl, Br o I R-X Cloruro de butilo 1-clorobutano Tabla 5. Grupos funcionales en la química orgánica. 24 NOMENCLATURA El prefijo indica el número de carbonos de la cadena y la terminación o sufijo caracteriza la función. Para nombrar un compuesto es necesario identificar el grupo funcional. Para profundizar sobre estos temas se sugiere consultar las siguientes páginas electrónicas: http://www.ingenieria.unam.mx/industriales/descargas/documentos/catedra/quimielv i.pdf http://objetos.univalle.edu.co/files/Origen_importancia_estructura_propiedades_de_ compuestos_organicos.pdf http://organica1.org/qo1/MO-CAP3.htm#_Toc476377091 http://prepa8.unam.mx/academia/colegios/quimica/infocab/index.html ACTIVIDADES I. Lee y contesta correctamente los planteamientos 1 y 2. 1. Escribe la fórmula desarrollada y taquigráfica de los compuestos mencionados en la tabla 5. 2. Identifica que grupo funcional poseen los siguientes compuestos orgánicos: a) Éter metil etílico b) 2 pentanol c) dimetil-amina d) Butanona e) Ácido 3 metil butanol f) Yodo propano g) 2- pentanona h) 3-metilbutanal II. Lee el siguiente texto y contesta correctamente los planteamientos del 3 al 4, escribe en el paréntesis la letra de la respuesta correcta. Científicos mexicanos fabricaron diamantes a partir de tequila. Investigadores de la Universidad Nacional Autónoma de Mexico (UNAM) desarrollaron un método para obtener pequeños diamantes usando como materia prima la bebida mexicana más conocida, el tequila. Para ello, se calienta el tequila hasta evaporarlo. Se dividen entonces las moléculas en pequeñas partículas. Tras esto, se aumenta aun más la temperatura, hasta los 800ºC. Se obtienen entonces átomos que se depositan en una fina película de diamante. Eso si, los diamantes sintéticos obtenidos son muy pequeños y solo pueden observarse a través de un microscopio. Su tamaño no permite utilizarlos en joyería, aunque podría ser una alternativa al silicio en los chips o la fabricación de bisturíes. Este método tiene la ventaja de que su costo es reducido e incluso las marcas más baratas de tequila sirven perfectamente para este propósito. Texto modificado de: http://www.nosabesnada.com/ 25 3. Es el elemento constituyente de los diamantes sintéticos: A) Carbono B) Silicio C) Nitrógeno D) Hidrógeno 4. ¿Cuál es el grupo funcional de la materia prima que se utiliza para obtener diamantes sintéticos? A) R-O-R B) R-CO-R C) R-OH D) R-NH2 5. ¿Cuál es el cambio de estado que ocurre en el tequila evaporado, cuando se incrementa la temperatura y finalmente se obtienen los diamantes sintéticos en una fina película de diamante? A) Deposición B) Evaporación C) Fusión D) Ebullición III. Lee y contesta los planteamientos, escribe en el paréntesis la letra de la respuesta correcta. ( ) 1. Es la opción que relaciona correctamente la fórmula química con los compuestos. 1 3 2 A) 1-a, 2-c, 3-b, 4-e, 5-d C) 1-d, 2-e, 3-b, 4-a, 5-b 4 5 B) 1-a, 2-e, 3-d, 4-b, 5-c D) 1-d, 2-c, 3-e, 4-a, 5-b COMPUESTOS a. b. c. d. 2-metil-propano Etileno Metano 1-pentino e. Isopropil ( ) 2. Selecciona la opción que relacione correctamente los elementos de la columna PRODUCTOS con los elementos de la columna FUNCIÓN QUÍMICA. PRODUCTOS 1. Etanol 2. Ácido acético 3. Formaldehido 4. Acetato de butilo 5. Urea 6. Propanona 7. Cloroformo A) 1-b, 2-a, 3-c, 4-d, 5-g, 6-e, 7-f C) 1-c, 2-b, 3-g, 4-f, 5-d, 6-a, 7-e ( FUNCIÓN QUÍMICA a. Cetona b. Acido carboxílico c. Alcohol d. Amida e. Halogenuro f. Éster g. Aldehído B) 1-b, 2-f, 3-g, 4-d, 5-c, 6-a, 7-e D) 1-c, 2-a, 3-g, 4-f, 5-d, 6-e, 7-b ) 3. Es el carbohidrato que utilizan los animales como recurso energético. A) Glucógeno B) Celulosa C) Celobiosa D) Almidón ( ) 4. La cera, el biomoleculas. A) Carbohidratos colesterol y las hormonas sexuales son ejemplo de estas B) Lípidos C) Proteínas D) Vitaminas 26 ( ) 5. Es la opción que representa la configuración electrónica del Carbono con valencia en estado excitado 4. A ) 1s2 2s2 2px2 2py0 2pz0 B) 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0 2 1 1 1 1 C) 1s 2s 2px 2py 2pz D) 1s1 2s1 2px0 2py0 2pz4 ( ) 6. Hidrocarburos alifaticos insaturados que contienen en su estructura al menos un triple enlace carbono-carbono. A) Alcanos B) Radical alquilo C) Alquinos D) Alquenos ( ) 7. ¿Cuál es la formula semidesarrollada del metil-terbutil-éter? A) CH3–CO–(CH2)2 CH3 B) CH3 –O–CH2 CH(CH3)2 C) CH3–O–C(CH3)3 D) CH3 –O–CH(CH3)CH2CH3 27 III. EJERCICIOS RESUELTOS 1. Los números atómicos de cuatro elementos son 9, 17, 35 y 53. ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son correctas? A) Los elementos pertenecen a la misma familia y al mismo periodo. B) Los elementos pertenecen a la misma familia y los radios crecen desde el 9 al 53. C) Su electronegatividad crece desde 9 al 53 y son de carácter no metálico. D) Pertenecen al mismo periodo y su electronegatividad decrece desde 9 al 53. Solución: Las diferencias entre los valores son: 17- 9 = 8, 35 - 17 = 18 y 53 - 35 = 18. Se determina que se encuentran alineados en forma vertical en la tabla periódica, porque son ocho familias A y la tabla periódica tiene diez familias B (metales de transición), por consiguiente se descarta el inciso D, el inciso C no puede ser porque la electronegatividad aumenta hacia arriba de la tabla periódica, al comparar el inciso A con el B, se determina que la respuesta es B, porque se había descartado la oración “pertenecen al mismo periodo”. 2. Elemento cuya configuración electrónica es 1s22s22p3. A) El sodio B) El cloro C) El calcio D) El nitrógeno Solución: Se suman los exponentes 2 + 2 + 3 = 7, el número atómico es 7, el bloque o clase a la que pertenece es p, entonces se descarta el inciso A y C porque son de la clase s, contando los electrones del último nivel de energía se tiene el valor de 5, por lo que pertenece a la familia VA, el cloro se descarta por ser halógeno (familia VII), la respuesta correcta es el inciso D, el nitrógeno. 3. ¿Cuántos electrones diferentes pueden existir con n=4, l=3 y ms= -1/2? A) Uno B) Tres C) Cinco D) Diez Solución: Como el valor de l es dependiente de n, se considera el subnivel de energía en cuestión (tipo d), el cual puede contener hasta 10 electrones, pero el espín es negativo entonces se considera la mitad, por lo que la respuesta es C. 4. Elige la opción que contiene la secuencia de palabras que completa correctamente la siguiente oración: El _______ se representa con la fórmula FeSiO3, su nombre obedece a la nomenclatura _______. A) Silicato de hierro III-Stock B) Silicato férrico- tradicional C) Silicato ferroso- tradicional D) Silicato de hierro II- sistemática Solución: El ion silicato tiene valencia de 2- al igual que el ion carbonato, por consecuencia el hierro está trabajando con valencia 2+, en la nomenclatura Stock se usan números romanos para representar dicha valencia, por lo cual se descarta el inciso D, y el inciso A se descarta porque la valencia es 2+; 28 en el caso de la nomenclatura tradicional el uso de sufijos ico para la valencia mayor y oso para la valencia menor, como el hierro trabaja con 2+ y 3+ la respuesta correcta es el inciso C. 5. Son los números (respectivamente) necesarios en la reacción para que esté balanceada A) 2, 1, 3, 6 B) 2, 3, 1, 6 C) 3, 2, 1, 6 D) 3, 2, 6, 1 Solución: Sustituyendo los valores en la ecuación original se tiene que para le inciso A: , no esta balanceada porque en el producto hay nueve veces hierro comparado con el reactivo. Sustituyendo los valores en la ecuación original se tiene que para le inciso B: , al comparar el hierro, fosforo, hidrógeno y oxígeno se encuentran balanceados. La respuesta es el inciso B. 6. ¿Cuáles de los siguientes compuestos químicos contienen algún enlace triple? NaCN SiO2 KSCN CF4 SO A) El tiocianato de potasio y el dióxido de azufre B) El cianuro de sodio y el fluoruro de carbono IV C) El óxido de azufre y el dióxido de silicio D) El cianuro de sodio y tiocianato de potasio Solución: Realizando la estructura de Lewis de cada compuesto y nombrarlos se tiene: Cianuro Dióxido Tiocianato de sodio de silicio de potasio Óxido de Floruro de azufre carbono IV La respuesta es el inciso D. 7. Opción que relaciona correctamente las ecuaciones de acuerdo al tipo de reacción que representan. 2. A. Reacción de neutralización. . 1. B. Reacción de síntesis. . . 3. 4. A) 1:D, 2:B, 3:A, 4:C . B) 1:D, 2:B, 3:C, 4:A C. Reacción de sustitución simple. D. Reacción de descomposición. C) 1:B, 2:D, 3:A, 4:C D) 1:D, 2:A, 3:B, 4:C 29 Solución: Recordando la clasificación de las reacciones se identifica que la ecuación 1 es una reacción de descomposición dado que de un solo reactivo se producen dos productos, el inciso que no presenta esta relación es el C, se descarta; considerando la segunda ecuación se tienen dos reactivos y solo un producto, entonces se trata de una reacción de síntesis, el inciso A se descarta; en el caso de la ecuación 3, se muestran dos reactivos; es un ácido y una base, por lo tanto es una reacción de neutralización, el inciso B se descarta y la respuesta es el inciso A. 8. ¿Cuál es la opción que muestra la secuencia correcta de los pasos del método científico? 1. Obtención de conclusiones. 2. Observar el fenómeno. 3. Registrar y analizar los datos. 4. Formular hipótesis. 5. Experimentar. 6. Plantear el problema. A) 2, 4, 5, 3, 6, 1 B) 2, 3, 4, 5, 6, 1 C) 2, 6, 4, 5, 3, 1 D) 5, 2, 6, 3, 4, 1 Solución: El orden correcto de los pasos del método científico es: la observación, planteamiento del problema, formular hipótesis, experimentar, registrar y analizar los datos y obtención de conclusiones, la respuesta es C. 9. ¿Cuáles son los pasos que hay que realizar para balancear una ecuación química por el método algebraico? 1. Establecer ecuaciones por cada elemento presente en la ecuación química. 2. Multiplicar los coeficientes por el mínimo común múltiplo (en el caso de coeficientes fraccionarios). 3. Resolver el sistema de ecuaciones de cada elemento presente en la ecuación. 4. Asignar el valor de 1 a la variable que se repite en la mayoría de las ecuaciones. 5. Con una letra minúscula expresar el coeficiente de cada molécula de la ecuación química. A) 5, 1, 4, 3, 2. B) 1, 2, 4, 5, 3 C) 4, 5, 3, 2, 1 D) 1, 3, 4, 2, 5 Solución: El orden para resolver una ecuación química por el método algebraico es: Con una letra minúscula expresar el coeficiente de cada molécula de la ecuación química, establecer ecuaciones por cada elemento presente en la ecuación química, asignar el valor de 1 a la variable que se repite en la mayoría de las ecuaciones, resolver el sistema de ecuaciones de cada elemento presente en la ecuación, multiplicar los coeficientes por el mínimo común múltiplo (en el caso de coeficientes fraccionarios). La respuesta correcta es el inciso A. 30 10. ¿Cuál es la masa atómica del 40 Zr, elemento con 53 neutrones? Solución: Como la masa atómica es la suma de protones más neutrones, entonces A=40+53=93 uma. 11. Dibuja el modelo de Bohr para el átomo de magnesio (12Mg) Solución: El dibujo debe quedar así: 12. Según el modelo atómico de Bohr, el electrón del átomo de hidrogeno, está situado en unas determinadas “órbitas estacionarias” en las que se cumple que , siendo me, ve, r y n la masa del electrón, su velocidad, el radio de la órbita y el número cuántico principal, respectivamente. Además, en esas órbitas la fuerza de atracción entre el protón y el electrón es igual a la masa del electrón por su aceleración normal, es decir, , siendo e la carga del electrón y k la constante de Coulomb. ¿Cuál es la relación existente entre la velocidad y el valor de ? A) La velocidad del electrón y el radio de la órbita aumentan. B) La velocidad del electrón y el radio de la órbita disminuyen. C) La velocidad del electrón aumenta y el radio de la órbita disminuye. D) El radio de la órbita aumenta y la velocidad del electrón disminuye. Solución: Despejando r de y sustituyendo en la ecuación Quitando las constantes, . Conclusión aumenta la segunda disminuye. y son inversamente proporcionales, si la primera 13. ¿Cuántos electrones diferentes pueden existir con n=5, l=3 y ms= +1/2? Solución: Se trata de un subnivel tipo f con 14 electrones pero como ms es positivo se reduce a la mitad el total de posibilidades, entonces se tiene 7 posibles electrones. 14. La configuración electrónica del elemento Z tiene la configuración 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5, ¿qué se puede concluir? 31 Solución: Se puede concluir lo siguiente: 15. De los metales Au, Li, Hg, Ca y Pt, ¿cuáles pueden reaccionar con agua? ¿Por qué? Solución: Li y Ca, porque son metales alcalino y alcalinotérreo y son altamente reactivos por lo que siempre se encuentran en la naturaleza en forma de óxidos o hidróxidos. 16. En un isótopo con masa atómica A=65, neutrones n=35 y el catión derivado queda con 28 electrones, ¿cuál es la carga neta de este ion? Solución: El número de neutrones es 35 y la masa atómica es de 65, por diferencia obtenemos el número atómico , esto nos indica que el compuesto tiene 30 protones y 30 electrones, la carga neta al quedar con 28 electrones es: 17. Observa la siguiente tabla y determina que elementos son aniones. Número de electrones. Número de protones. Número de neutrones. A 7 6 6 B 8 8 8 C 11 8 13 Elemento D E 15 16 17 18 19 20 F 25 27 30 G 30 27 32 H 42 39 46 Solución: Son aniones los elementos cuya carga neta sea negativa, entonces debe tener mayor número de electrones que de protones, comparando tenemos a los elementos representados por la letra A, C, G y H. 18. La abundancia natural de los dos isótopos estables del hidrógeno es : 99.98% e : 0.02% (a veces representado con D). Supón que el agua puede existir como H2O y como D2O, calcula el número de moles de D2O que están presentes en 9000 ml de agua. Solución: 32 Se obtiene la masa molecular del D2O (recordar que se redondea la masa atómica para facilitar los cálculos) Se obtiene el volumen de D2O en el agua: Como la densidad del agua es de 1gr/ml, tenemos 1.8gr de D2O, empleando una regla de tres: . 19. Se encontró que para formar CO, 2.52 g de carbono se combinan con 3.36 g de oxígeno. ¿Cuál es la masa atómica del carbono, si la masa del oxígeno es 16 uma? Solución: La respuesta es inmediata ya que la masa atómica del C es 12 uma. 20. ¿Cuál de las siguientes sustancias contiene mayor masa de flúor? Considera las masas del F: 19 uma, Ra: 226 uma O: 16 uma y K: 39 uma. A) 100 g de F2 B) 116 g de KF C) 122 g de KFO4 D) 227 de RaFO2 Solución: Se obtiene la cantidad de gramos de flúor en cada compuesto (considerando la razón existente entre la masa del flúor y la masa molecular del compuesto): 100 g de F2. 116 g de KF. . ( ) 122 g de KFO4. ( ) 227 de RaFO2. ( ) La respuesta es el inciso a). 21. La fórmula del cloruro de magnesio hidratado es MgCl2 x H2O, si la masa molecular de dicho compuesto es de 185 uma. ¿Cuál es el valor de x? Considera Mg: 24 uma, Cl: 35.5 uma y H: 1 uma. Solución: Se obtiene la masa molecular del MgCl2: 33 Como la masa de todo el compuesto es de 185, por diferencia encontramos la masa molecular de: H2O=185-95=90uma Calculando la masa molecular del agua se tiene: Dividiendo la masa molecular resultante de la resta entre la masa molecular del agua se obtiene: . 22. Calcula cuánto aumentará la masa de 3.5 g de Na2SO4 si se convierte completamente en Na2SO4・10H2O. (Masas atómicas relativas: Na=23; S=32; O=16). A) 1.06 g. B) 1.96 g. C) 4.44 g. D) 0.39 g. Solución: Se obtiene primero la masa molecular del sulfato de sodio: Se calcula el total de masa por 10 moléculas de agua y se obtiene: 10(18uma)=180 Se calcula la razón de aumento: Y se multiplica esta razón por la cantidad de masa del compuesto inicial. Restando a este total la masa inicial se tiene la masa en la que aumentó: . 23. ¿Qué elemento en estado basal, cuenta con los siguientes valores de los números cuánticos n=4, l=1, m=0 y ms=-1/2? Solución: Como l=1 es un subnivel tipo p, m=0 entonces se encuentra el electrón diferencial en la segunda barra, y termina hacia abajo por el valor de ms=-1/2 34 | | Es de la familia VII A halógeno puede ser el F, Cl, Br o I como es del periodo 4 entonces es el bromo. 24. El 13Al pertenece a la familia IIIA y periodo 3, ¿cuáles son los números atómicos del Ga, In, Tl que pertenecen a la misma familia? Solución: Para obtener el número atómico se le suma al valor inicial 18 porque 2 del subnivel s, 6 del subnivel p y 10 del subnivel d, se obtiene para el Ga= 31 y para el In= 49 en caso del talio se le suman 14 más por presentarse la serie de lantánidos, entonces el número es Tl= 49+18+14=81. 25. Se tienen 224 g de hierro y se hacen reaccionar con 486 g de ácido brómico, ¿cuál es el reactivo limitante?, y ¿cuántos gramos se producen de bromuro de hierro III? Solución: Se balancea la ecuación y se calcula la masa molecular de cada reactivo. . Como se necesitan 486 g de ácido bromhídrico para reaccionar con 112 g de hierro, el reactivo limitante es el HBr, y s eproducen 592g de FeBr3 26. ¿Cuántos gramos de bromuro de aluminio se producen a partir de 6 moles de bromo y un exceso de aluminio? Solución: Se balancea la ecuación y se calcula la masa molecular de cada reactivo. . Por regla de tres: [ ][ ] 27. ¿Cuántos moles de ácido sulfhídrico se pueden producir a partir de 3 moles de hidrógeno y 54 g de azufre? Emplea la ecuación: . Solución: Se calcula la masa molecular de cada compuesto, se identifica el reactivo limitante y por regla de tres: [ ] 35 ¿Cuántos litros de cloruro de potasio se producen en condiciones estándar a partir de 1225 g de clorato de potasio? Usa la ecuación: . Solución: Por regla de tres: [ ][ ] 28. ¿Quién es el reactivo limitante en la reacción, donde se emplea 100 g de cloruro de magnesio y 122 g de silicato de sodio? ¿Cuántos gramos se producen de silicato de magnesio? Solución: Se balancea Se calcula la masa molecular de cada compuesto, se determina el reactivo limitante que es el silicato de sodio y por regla de tres: [ ] 36 PÁGINAS ELECTRÓNICAS CONSULTADAS http://cea.quimicae.unam.mx/Estru/tabla/13_Fisicas.htm http://unamuniversum.webs.com/tablaperidica.htm http://www.unamiradaalaciencia.unam.mx/la_prensa/consulta_prensa_pdf.cfm?vArchivoPr ensa=376 http://tablaperiodica.in/electronegatividad http://www.100ciaquimica.net/tabla/electroneg.htm http://www.cuentame.inegi.org.mx/economia/secundario/mineria/ http://www.dcb.unam.mx/CoordinacionesAcademicas/FisicaQuimica/Quimica/articulos/a_i sotopos.pdf http://www.revistaciencias.unam.mx/images/stories/Articles/80/02/atomos%20polen%20y %20probabilidades.pdf http://www.revistaciencias.unam.mx/images/stories/Articles/67/CNS06711.pdf http://www.geologia.unam.mx/igl/index.php/parks/laboratorios/laboratorios-degeoquimica/isotopos-pesados#rb http://ola.icmyl.unam.mx/Isotopos.asp http://dcb.fic.unam.mx/CoordinacionesAcademicas/FisicaQuimica/Quimica/ejercicios_resu eltos/ejercicios2_7ej.pdf http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0504-01/isotopos.html dcb.fic.unam.mx/CoordinacionesAcademicas/FisicaQuimica/Quimica/clases_virtuales/2Tona/qu imica_organica(ACPL).pps http://132.248.103.112/qo1/MO-CAP1.htm 37
