CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA SISTEMAS DE UNIDADES Sistema Internacional de unidades (SI) Nombre adoptado por la XI Conferencia General de Pesas y Medidas (celebrada en París en 1960) para un sistema universal, unificado y coherente de unidades de medida, basado en el sistema mks (metro-kilogramo-segundo). PREFIJOS USADOS INTERNACIONALMENTE Útil para no escribir los números con muchos ceros Unidades básicas del SI MAGNITUD NOMBRE Masa kilogramo SÌMBOLO POTENCIAS POSITIVAS POTENCIAS NEGATIVAS (Múltiplos de diez) (Submúltiplos de diez) Prefijo Símbolo Factor Prefijo Símbolo Factor Kg. Longitud metro m Deca (da) 101 deci Tiempo segundo s Hecto (H) 102 centi (c) 10-2 mili A (K) 103 10-3 micro amperio Kilo (m) Intensidad de corriente eléctrica Mega (M) 106 (u) 10-6 nano (n) Miria (ma) Giga (G) 109 Tera (T) 1012 Peta (P) 1015 Exa (E) 1018 Temperatura termodinámica Intensidad luminosa Cantidad de sustancia kelvin candela mol CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA K cd 104 (d) 10-1 10-9 pico (p) 10-12 femto (f) 10-15 atto (a) 10-18 mol 133 134 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” QUÍMICA III. VOLUMEN: 1 L = 103 cm3 = 103 ml = 10-3 m3 = 1dm3 = 1,056 TABLA DE CONVERSIONES Y EQUIVALENCIAS cuartos = 0,264 galones I. LONGITUD: 1 m3 = 1000 L = 1000 dm3 = 106 cm3 = 35,3 pie3 1 m = 100 cm = 1000 mm = 106 µ (micras) = 1010 = 264 galones Å = 39, 37 pulg. 1 cuarto = 946,5 Ml = 2 pintas = 0,947 L. 1 pulg = 0, 0254 m = 2, 54 cm 1 pie3 = 28,32 L = 0,0283 m3 = 7,48 gal USA 1 Km = 1000 m = 0.622 millas 1 onz (líquida) = 29,57 ml 1 Angstrom (Å) = 10-8cm = 10-10 m 1 pulg3 = 1,639 * 10-5 m3 =16,4 cm3 = 5,79 * 10-4 1 pie = 30,48 cm. = 12 pulg. = 0,3048 m pie3 1 yarda (yd) = 3 pie = 36 pulg. = 0,9144 m 1 galón USA = 3,785 L = 4 cuartos = 231 pulg3 1 milla terrestre=1609 m=5280pies=1,609 Km. 1 galón (Ingles) = 4,586 L 1 milla marina = 1853 m 1 barril = 42 botellas 1 cm. = 0,3937 pulg. =10-2 m IV. TIEMPO: 1 mm =10-3m 1 año = 365 días = 8,76 *103 h = 1 año luz = 9,46 * 1015 m 5,26 * 105 min. = 3,16 * 107 s 1 vara = 83,6 cm. 1 día = 24 h = 1440 min = 86400 s 1 braza = 6 pie 1 h = 60 min = 3600 s 1 legua Terrestre = 4 444 m = 4,4 Km. 1 min = 60 s II. MASA: Cantidad de materia V. FUERZA Y PESO: 1 g = 0,0353 onz = 6,85 * 10-5slug 1 Kg. –f = 1000 g –f = 9,8 N = 1 Kp 1 Kg = 2,205 lb = 1000g = 6,85 * 10-2 slug 1 g –f = 981 dinas 1 Tn = 1000 Kg = 2205 lb 1 N = 105 Dinas = 0,225 lb. = 1 onz = 28,35 g 0,102 kilopondios (Kp) = 1kg m /s2 1 Lb = 453,6 g = 0,4536 Kg = 16 onz 1 Kp = 9,81 * 105 Dinas = 9,81 N 1 grano = 64,799 mg 1 Dina = 1 g.cm./ s2 = 10-5 N = 2,25 * 10-6 lb 1 UTM = 9,81 * 103 g = 9,81 Kg. 1 Quintal = 4 arrobas (@)1 @ = 25 lb 1 lb. –f = 4,45 N 4 1 slug = 32,2 lb = 1,46 * 10 g = 14,6 Kg Peso: Masa x la gravedad CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 134 134 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” VI. ENERGÍA QUÍMICA FORMULAS DE CONVERSIÓN 1J = 107 erg ºC = º F − 32 = K − 273 = R − 492 100 180 100 180 1cal = 4,184x107erg 1BTU = 252cal 1e.v = 1,6x10-12 erg Simplificando se tiene: Mev = 106 e.v Kcal º C º F − 32 K − 273 R − 492 = = = 5 9 5 9 = 3,97 BTU Megatón = 106 TON Despejando tenemos: Donde: J = Joule erg = cal = caloría e.v = °C = ergio R = electrón voltio 5 (°F − 32) 9 9 °C + 492 5 °F = 9 °C + 32 5 K = °C + 273 Kcal = kilo caloría Mev = Megaelectrón voltio R = °F + 460 VII. POTENCIA Watt = Jouse/s Donde: CONVERSIÓN DE UNIDADES 3 KW = 10 Watt =1,34Hp W = watt Hp = 746Watt Hp = Horse power Cv = 736 Watt c.v. = caballo de vapor Método de Factor de Conversión Un factor de conversión es una relación entre dos cantidades equivalentes, esta relación siempre es igual a la unidad, por ejemplo: TEMPERATURA 1Kg =1 1000 g Se puede medir la temperatura en función del efecto que su cambio produce en alguna otra propiedad medible, como por ejemplo el aumento de longitud en un metal que se dilata. 12 pu lg =1 1 pie ESCALAS TERMOMÈTRICAS a) Escalas Relativas (°C y °F) b) Escalas Absolutas (K y R) CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 135 135 1000 g =1 1Kg 1 pie =1 12 pu lg CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” QUÍMICA CONVERSION DE UNIDADES (9) Convertir 0,4 leguas terrestres a milímetros NIVEL I a) b) c) d) (1) Convertir 4 pulg. a cm. a) 9,16 cm. d) 6.28 cm. b) 8,14 cm. c) 10,16 cm. e) 6,91cm (10) Convertir 3m3 a galón U.S.A. (2) Convertir 20 pies/s a pulg./h 5 a) 8,64 x 10 pulg./h c) 8,64 pulg./h e) 86,4 x 103 pulg./h a) b) c) d) 2 b) 864 x 10 pulg./h d) 8,64 x 103 pulg/h b) 12 pie a) b) c) d) c) 2 pie3 e) 20 pie2 (4) Convertir 0,3g/cm3 a Lb/pie3 a) 1,87 Lb/pie3 c) 87 Lb/pie3 e) 18,7 Lb/pie3 a) b) c) d) e) b) 254 x 109Aº d) 25,4 x 108Aº a) 320,8 d) 321,8 b) 437 743,2 m d) 437648 m 60 pulg., 1,524x1010 Aº 60 pulg., 1524x1010 Aº 60pulg, 1,524x1010 Aº 60 pulg., 152,4x1010 Aº b) 328,1 (14) Convertir 108 Km/h a m/s a) 3 b) 30 d) 3,3 (7) Convertir 50 Kg a onza a) 16 075,4 onza c) 160,754 onza e) N.A 1,524mm, 1,524mm, 1524mm, 15,24mm, N.A (13) Calcular el número de metros que hay en 0,200 millas (6) Convertir 272 millas terrestres a metros a) 43 774,32 m c) 4 377,432 m e) N.A 2,50 micra 50,0 micra 500,00 micra 5 000,0 micra (12) Convertir 5 pies a milímetros, a pulgadas y agnstroms (Aº) b) 18,7 Lb/pie2 d) 0,187 Lb/pie3 (5) Convertir Convertir 10 10 pulgadas pulgadas aa Angstroms. Angstroms (5) a) 25,4 x 109Aº c) 2,54 x 108Aº e) 2,54 x 109Aº 11 355 galón U.S.A. 11 355 galón U.S.A. 792,60 galón U.S.A. 792,518 galón U.S.A. (11) Convertir 1/2 cm a micra (3) Convertir 288 pulg2 a pies2 a) 12pie2 d) 2pie2 1,7776 x 104 mm 1,7776 x 106 mm 1,7776 x 108 mm 1,7776 x 107 mm b) 1 607,54 onza d) 1763,668 onza c) 312,8 e) N.A c) 33 e) 330 (15) Convertir 100 Aº a pulgadas a) 39,4x10-7 d) 34,9x10-8 b) 38,4x10-8 c) 39,0x10-8 e) 3,94x10-7 (8) Convertir 25,25 Km. a m a) 252,5 m c) 25 250,0 m e) N.A (16) Convertir 2000000 picómetros a decámetros b) 2 525,0 m d) 252 500,0 m CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA a) 2x10-7 d) 1x10-20 136 b) 2x1019 c) 2x1017 e) N.A CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” QUÍMICA (17) ¿Cuántos attolitros de pintura se para llenar la mitad de un cubo de arista? a) 0,004 b) 0,0004 c) d) 0,00004 e) requiere 20 Aº de TEMPERATURA 0,04 N.A (1) Convertir 10ºC a K a) 363 d) 423 (18) Convertir 0,025 litros (L) a mililitros (mL) a) 25mL d) 2,5 e) N.A a) 48 d) 50 -5 (19) Convertir 4x10 cm. a angstron (Aº) (3) b) 40 c) 400 (4) pulg2 a) 10 d) 4 0,22 x . Km . lb e) 5,47x10 b) 572 c) 692 e) 762 Convertir 41 ºF a K b) 276 c) 267 e) 278 (5) Una solución acuosa de sal (NaCl) congela a 14ºF. Calcular el punto de congelación de la solución en ºC (Celsius) y en K (Kelvin) + 264 m . Kg b) 12 c) 52 e) N.A Convertir 373 K a R a) 287 d) 288 (20) Determine el valor de “X” en la siguiente x = b) 54 a) 672 d) 722 e) N.A NIVEL II pie2 c) 383 e) 283k (2) Convertir 283 K a ºF b) 2500c) 250 a) 4 Aº d) 4000 b) 353 ºC c) 6 e) 14 ºC K -10 273 10 273 15 253 a. 3 b. K d. -15 303 e. -10 263 c. CLAVE 1 2 3 4 5 6 7 c a d e e d d 8 9 10 11 12 13 14 c b c d c d b 15 16 17 18 19 20 (6) La temperatura más alta registrada según SENAMHI en el mes de febrero fue 30ºC, expresar dicha temperatura en F, K y R. e a d a d c a) 303, b) 86, c) 86, d) 86, e) 546, 86, 546 303, 46 303, 46 303, 546 303, 86 CLAVE 1 2 CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 137 c d 3 4 a e 5 6 e d CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” QUÍMICA TAREA DOMICILIARIA RESOLVER: PROBLEMAS DE DENSIDAD NIVEL I (1) La densidad del calcio es 1,54 g/cm3. ¿Cuál será la masa de 10 cm3 de calcio? (1) 25ºC a K, ºF Rpta: ………….. a) 15,4 g (2) 25ºF a ºC, R b) 1,54 g d) 0,154 g c) 154g e) 145 g Rpta: ………….. (2) Si la densidad del cobre a 20ºC es 8,933 un sol3 ¿Cuál a 20ºCesyelque pesa 20g? g/cm volumen de una moneda de (3) 36 K a………….. ºC, ºF Rpta: (4) 50 R a ºC, ºF a) 2,239 cm3 b) 2,242 cm3 3 d) 22,39 cm3 c) 223,8 cm Rpta: ………….. e) 2239 cm3 (5) 75ºC a ºF, K (3) ¿Qué volumen ocupará 3000 g de Hg. La densidad del Hg. es = 13,6 gr./ml? Rpta: ………….. a) 21,2 ml b) 22,1 ml c) 23,1 ml d) 220,59 ml e) 221ml (4) Calcular la densidad de un cuerpo que pesa 420 g y tiene un volumen de 52 cc (6) 95ºF a R, ºC Rpta: ………….. (7) 105 K a ºF, ºC Rpta: ………….. a) 81 g/cc (8) 115 R a ºF, K d) 8,07 g/cc Rpta: ………….. Es la relación de masa y volumen de un objeto. Que se define como la masa por unidad de volumen a) 36,76 ml e) 8,769/cc b) 83,6 ml d) 68,3ml Unidades: c) 36,1 ml e) N.A (6) ¿Qué masa de glicerina de densidad 1,25 g/cm3, entraran en un matraz de 125mL? g g kg lb = = = cm 3 ml l pie 3 a) 156,25 g d) 15,625 mL CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA c) 8,1 g/cc (5) ¿Cuántos militros hay en 500g de Mercurio, sabiendo que su densidad es de 13,6g/ml? DENSIDAD masa D= volumen b) 1,8 g/cc 138 b) 156,25 mL c) 100 g e) N.A CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” QUÍMICA (7) Calcule la densidad del gas dióxido de carbono, sabiendo que 450mL. Tiene la masa de 0,891g a) 1,908 g/L b) 1, 89 g/L d) 1, 98 g/mL (13) ¿Cuál es la densidad del corcho, si un cubo de 1,5cm de lado tiene la masa de 1g? c) 1, 98 g/L a) 0,29 g e) N.A d) 1,4g (8) El ácido nítrico tiene una densidad de 0,76 g/cm3. si se tiene una masa de 200 000 g ¿Qué volumen en L estarán ocupando?. c) 0,29 g/mL e) N.A (14) Un frasco vacío pesa 30g, si lo llenamos hasta la mitad con agua pesará 80g. Si lo llenamos totalmente con alcohol pesará 110g. ¿Cuál es la densidad del alcohol? (en g/cc). a) 152 000 mL a) 0,6 b) 263 157,89 L b) 0,8 c) 0,9 d) 0,65 c) 263,157 L e) N.A (9) El aluminio tiene una densidad de 2,71 g/cm3 ¿Cuántas libras pesaran 3 pies cúbicos de aluminio? (usar factores de conversión). b) 402lb. d) 408lb c) 508lb e) N.A b) 195, 65 mL c) 169, 65 mL d) 19565 Ml a) 1,2 x 105 g b) 1,28 x 10-5 g c) 5 x 10-6 g d) 5 x 10-3 g e) 1,28 x 10-4 g (16) Calcular la densidad de Hidròxido de amonio (NH4OH) que pesa 600 g. y tiene un volumen de 1200 cc. (10) Una solución de ácido sulfúrico tiene una densidad de 1,84 g/ml. ¿Qué volumen de solución ocuparan 360g de ácido? a) 159, 65 g e) 0,296 (15) Una soluciòn de Acido nìtrico(HNO3) tiene una densidad de 0.80 g/cm3. Si ocupa un volumen de 160 L. ¿Cuàl serà la masa de dicha soluciòn? d) 264 157,89 L a) 206 lb. b) 1,4L a) 5 g./cc. b) 0.5 g./cc. c) 50 g./cc d) 2 g./cc. e) 72 g./cc. (17) Calcular el volumen en litros de una soluciòn de H2SO4 que tiene una densidad de 1.8 g./mL y una masa de 1800 g. (11) El vino tiene una densidad de 0,89g/mL. ¿Qué volumen ocuparan 1,5Kg? a) 1,68 L b) 1685,39 L a) 10 L b) 100 L c) 1,335 g d) 13,35 g c) 1000 L d) 1 L NIVEL II e) N.A. (12) Calcular el volumen aproximado en pulgadas cúbicas de 50 onzas de cierta sustancia cuya densidad absoluta es 1,5 g/cc a) 57,62 b) 68,38 d) 46,54 CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA CLAVE 1 2 3 4 5 c) 68,18 e) 97,97 139 a a d d a 6 7 8 9 10 a c c c b 11 12 13 14 15 a a c b a 16 17 b d CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” QUÍMICA MATERIA CONCEPTO: Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, se caracteriza por tener masa y perceptible por los sentidos. II. PROPIEDADES ESPECÍFICAS (O INTENSIVAS) Son aquellas que no dependen de la masa. Son inherentes a todo tipo de sustancia, permitiendo distinguir una de otra de manera definida. Según los conceptos modernos se define la materia, como la energía altamente condensada, ya que toda transformación de materia es proporcional a una transformación de energía y viceversa. PROPIEDADES DE LA MATERIA 2.1 DUREZA Propiedad de resistencia a ser rayada 2.2 DENSIDAD Definida como masa por unidad de volumen, nos permite identificar y determinar si una sustancia es pura. 2.3 MALEABILIDAD Facilidad con que un cuerpo puede convertirse en láminas, es exclusivo para sólidos. 2.4 DUCTIBILIDAD Facilidad con que un cuerpo puede convertirse en hilos, es exclusivo para sólidos. 2.5 TENACIDAD Es la resistencia a ser roto. 2.6 ELASTICIDAD Propiedad que tienen algunos cuerpos de cambiar su forma cuando se aplica una acción y de recuperarla cuando esta es retirada. 2.7 EXPANSIBILIDAD Propiedad de incrementar el volumen por efecto de un incremento de temperatura. Es exclusivo para gases. I. PROPIEDADES GENERALES (O EXTENSIVAS) Son aquellas cualidades que dependen de la masa, éstas son: 1.1 EXTENSIÓN Propiedad de ocupar volumen. cierto espacio o 1.2 INERCIA Propiedad de conservar el estado de reposo o movimiento que posee. 1.3 IMPENETRABILIDAD El espacio ocupado por un cuerpo no puede ser ocupado por otro al mismo tiempo. 1.4 DIVISIBILIDAD Propiedad de la materia de dividirse en partes, según sea el tipo de proceso. 1.5 GRAVEDAD Propiedad de ser atraído por otro cuerpo. 1.6 INDESTRUCTIBILIDAD La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma. 1.7 POROCIDAD: Toda materia tiene espacios intermoleculares, llamados “poros” CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 140 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” 2.8 COMPRESIBILIDAD Propiedad de tener poca resistencia a la reducción de volumen. Es exclusivo para gases. COLOR Tiene relación con la interacción de la radiación electromagnética con la materia y también depende de los constituyentes y su ordenamiento. 2.10 CONDUCTIBILIDAD ELÈCTRICA Y TÈRMICA La primera es la capacidad de los cuerpos que permite el paso de la corriente eléctrica a través de sí mismo y la segunda es la propiedad física de la materia que mide la capacidad de conducción de calor. QUÍMICA (2) REPULSION.-“R”:es la separación molecular en los cuerpos. Intervienen la TEMPERATURA Y PRESIÒN 2.9 Estado Forma Volumen C vs R A)Sólido Definido Definido C >> R B)Líquido Variable Definido C=R C)Gaseoso Variable Variable C << R D) Estado plasmático.-Conocido como el cuarto estado de la materia. Se caracteriza por tener una masa gaseosa cargada eléctricamente (ionizada). Se halla en estado natural en los medios estelares o interestelares. FENÓMENOS FISICO, QUÍMICO Y ALOTRÓPICO I. CAMBIO DE ESTADO DE LA MATERIA DE ACUERDO A SU AGREGACIÒN MOLECULAR FENÓMENO Es cualquier cambio que sufre la materia 1.1 FENÓMENO FISICO Es un cambio que no altera la estructura interna de la materia. Por ejemplo las dilataciones; la trituración, la molienda con maquinas, mezcla en general. La Materia cambia de un estado a otro por efecto de la temperatura y presión. Ya sea aumentando o disminuyendo la energía calorífica 1.2 FENÓMENO QUÍMICO Es el cambio que altera la estructura interna de la materia; no es reversible 1.3 FENÓMENO ALOTRÒPICO Aquel que se presenta en un elemento químico cuya materia presenta algunas propiedades físico-químicas diferentes. Ej. El carbono en forma de grafito y en forma de diamante. ESTADOS DE LA MATERIA Los estados de la materia están sujetos a dos fuerzas: (1) COHESION “C”: es la atracción molecular en los cuerpos. CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 141 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” QUÍMICA CLASES DE MATERIA b) La materia puede ser homogénea y heterogénea Sustancia Son especies químicas definidas por sus propiedades físicas y químicas y se divide en: MATERIA • Sustancia simple (elemento químico) • Sustancia compuesta (compuesto) • MEZCLA SUSTANCIA SIMPLE Sustancia simple Conformada por una sola clase de átomos definidos por sus propiedades físicas y químicas. COMPUESTA O ELEMENTO HOMOGENEA • Sustancia compuesta Formada por una sola clase de moléculas, en este caso moléculas formadas por átomos diferentes. También se encuentra definida por sus propiedades físicas y químicas. NOTA 1: De acuerdo al número de elementos que constituye la molécula, el compuesto puede ser binario, ternario, cuaternario, etc. Según sean dos, tres o cuatro elementos respectivamente. NOTA 2: De acuerdo al número de átomos HETEROG. METALES SUSPENSIONES COLOIDES GASES NOBLES SOLUCIONES diatómicas, triatómicas, etc. Según sea el número de átomos que tengan. INORGÁNICAS ORGÁNICAS Notación de I. MATERIA HOMOGÉNEA la molécula Es aquella que presenta un solo aspecto en toda su masa y posee las mismas propiedades físicas y químicas en cualquier punto. Se divide en: Elementos Que lo constituyen Tipo de compuesto Tipo de molécula NiO a) Mezcla homogénea SO3 b) Mezcla heterogénea a) Mezcla Homogénea o Fase (Homogénea) Es la unión de dos o más componentes, donde sólo se aprecia un solo aspecto en cada punto, no se pueden diferenciar de sus componentes, a simple vista. CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 142 P4 H3PO4 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” II. MATERIA HETEROGÉNEA Es la materia en la cual se pueden apreciar porciones que se diferencian de otras por las propiedades características QUÍMICA De acuerdo al número de fases un sistema se puede clasificar en: Denominación SISTEMAS Y FASES (1) SISTEMA Es la porción de la materia que es de interés o es el cuerpo en estudio. Lo que rodea al sistema se llama ambiente, el material que separa el sistema del ambiente se llama pared Número Fases Monofásico 1 Difásico 2 Trifásico 3 PROBLEMAS I (1) Señale qué propiedad de la materia corresponde: Ambiente Interfase a. El acero es difícil de romper b. El cobre en hilos se utiliza en los cables telefónicos c. El aluminio se vende en láminas para fabricar utensilios Fase A Fase B Pared SISTEMA d. (2) FASE Es la masa homogénea en un sistema y separada por superficies físicas bien definidas llamadas interfases. COMPONENTES DE UN SISTEMA Es el número de sustancias diferentes del cual está constituido un sistema. e. f. g. De acuerdo al número de componentes, un sistema se puede clasificar en: Denominación Número Componentes Unitario 1 Binario 2 Ternario 3 • • Al rayar dos cuerpos uno ofrece mayor resistencia Cuando un automóvil se choca con otro Cuando por un descuido Al una librerialos delincendiarse chofer se ocasionan choques Al destrozar un vidrio de 2x2m, este estalla en mil pedazos (2) Reconoce donde hay cambio Químico o cambio físico y luego fundamenta: a) Cuando una cantidad determinada perfume se reduce en su volumen. de b) Cuando se pone el vidrio frente al calor y éste estalla en mil pedazos. c) Cuando se quema el gas propano. CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 143 143 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” d) Cuando se quema un pedazo de papel y se produce humo. QUÍMICA (7) De las siguientes afirmaciones, ¿Cuáles son verdaderas? I. Los compuestos están formados por una sola clase de átomos. e) En la digestión de los alimentos. f) Cuando el hielo seco es expuesto al ambiente, se sublima. II. Un compuesto tiene una composición constante y definida. (3) Identifique Los siguientes cambios como cambio físico (F) o cambio químico (Q): III. Una mezcla puede ser separada por métodos físicos. I. Oxidación del hierro. a) Sólo I II. Fusión del hielo. d) II y III III. Combustión de la gasolina. b) Sólo II c) Sólo III e) I y II (8) ¿Qué es un compuesto? (9) ¿Qué diferencia combinación? IV.Sublimación del hielo seco. V. Corrosión de una barra metálica. VI. Cuando un diamante se rompe en varios pedazos. VII. Pulverización de un terrón de azúcar. existe entre mezcla y (10) Qué diferencia hay entre un compuesto y una mezcla? (11) Completa el siguiente cuadro: a) b) c) d) e) H2S NiO N2O Mn2O7 (6) Clasificar las siguientes mezclas homogéneas o heterogéneas: H4N2I10 HNCl6 como H4Fe(CN)6 Petróleo y agua. Aceite y vinagre doméstico. Azúcar totalmente disuelta en agua. Agua y alcohol. Aire. CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA Tipo de molécula LiAlH4 Misma – químicos Nueva - químicos Combinación – químicos Misma – físicos Nueva – efímeros (5) ¿Qué diferencia existe entre cambios físicos y cambios químicos? a) b) c) d) e) compuesto (4) Un cambio físico tiene como resultado una..............................clase de sustancias, la oxidación del hierro, la combustión del papel, todas ellas son cambios. ................... Tipo de e) FFQFQFF Elementos Que lo constituyen d) QFQFQFQ la molécula b) QFQFQFF c) FFFFQFF Notación de a) QFFFQFF N3H 144 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” (12) En cuál de las siguientes relaciones de cuerpos, son todas sustancias: Número de fases QUÍMICA Número de componentes Sistema a) Azúcar de mesa-agua de caño-latón b) Agua destilada- tinta-hielo c) Papel-agua regia (HCl + HNO3)-ácido (15) Para el siguiente gráfico (Sistema Cerrado) muriático d) Acero-bronce-oxígeno e) Hielo-Antimonio-estaño (13) Aceite Una disolución contiene una disolución saturada de sal y varios cristales de éstos, marque la afirmación incorrecta sobre lo descrito: Alcohol Aceite a) Existen dos fases en el sistema. b) Una de las fases es una mezcla. Arena Alcohol c) El sistema es un sistema binario y difásico. Indicar: d) El sistema es ternario y difásico. e) El número de fases es igual al número de componentes. Número de Número de fases componentes Sistema (14) Para el siguiente gráfico (16) Al mezclar las siguientes sustancias: agua, alcohol etílico, aceite, mercurio, cuántas fases existen: Aire a) 0 d) 3 b) 1 c) 2 e) 4 Aceite (17) En un sistema trifásico, puedo afirmar que: a) Existen tres sistemas diferentes en el sistema. b) Una de las fases es mezcla c) Existen tres mezclas d) Cada una de las tres fases es homogénea e) No se puede decir nada Agua Indicar: CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 145 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” (18) En las siguientes afirmaciones marcar con “V” si es verdadera y con “F” si es falsa: a) Un elemento está constituido siempre por átomos iguales en masa y carga nuclear.......................................... ( ) QUÍMICA PROBLEMAS II (1) El estado físico de los cuerpos depende a) Fuerza de cohesión y de repulsión molecular b) Agua más alcohol etílico forman un sistema binario difásico................. ( ) b) Tamaño de los espacios intermoleculares c) Todo compuesto Químico es sustancia........................................ ( ) c) Cantidad de calor aplicado al cuerpo d) Toda sustancia es compuesto químico........................................ ( ) e) Ninguna de las anteriores e) Mezclando aceite y vinagre obtenemos un sistema de dos fases………...... ( ) d) Todas las anteriores (2) Un mineral tiende a cristalizar el : a) Ponerse transparente f) Viscosidad es una propiedad de los fluidos........................................... ( ) b) Asemejarse al vidrio g) Todas las sustancias están constituidas de moléculas................................. ( ) d) Calentarlo lentamente h) El aire que contiene un salón de clases es un sistema homogéneo…….…. ( ) c) Pasar del estado sólido al liquido e) Adoptar una forma geométrica (3) Son moléculas biatómicas : a) He2 , Ne y Ar i) Mezclando aceite y agua y chicha morada obtenemos un sistema de dos fases............................................. ( ) b) O2, N2 y Br2 c) H2, Cl2 y Na d) Cu, K y Na j) Todas las moléculas están constituidas de sustancias………. ( ) e) H2 , Fe y C (4) Qué elemento se encuentra acompañado de su símbolo correcto CLAVE 3 b 4 a 7 d a) Selenio (Ce) c) Astato (As) e) Plata (Pt) 16 d b) Bismuto (Bi ) d) Cinc ( Sn ) (5) Se les llama SUSTANCIA PURA. a) b) c) d) A aquellas que presentan dos o más fases A las mezclas homogéneas. A la porción de materia de una mezcla. A aquellas de composición uniforme en toda su extensión e) NA. CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 146 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” QUÍMICA (6) Señalar mezcla homogénea a) Aire b) Petróleo d) Gasolina c) Agua de mar e) Todas (7) Señalar la relación incorrecta. a) b) c) d) e) Aire Petróleo Agua del mar Aceite con agua Gasolina :Mezcla homogénea :Mezcla homogénea :Mezcla homogénea :Mezcla homogénea :Mezcla homogénea (8) Señalar una mezcla heterogénea a) b) c) d) e) Aceite con agua Agua en mercurio Arena y piedra Chancada Aire a, b, c (9) Marque verdadero (V) o falso (F) ( ) Todo compuesto químico es una sustancia ( ) Toda sustancia es compuesto químico ( ) El aire que contiene un salón de clases es un sistema homogéneo ( ) Acero, bronce, y estaño son mezclas. a) VFVV d) FFVF b) VVFF c) VFFF e) VFVF (10) Indique la relación incorrecta: a) Mezcla : agua salada b) Sustancia simple : mercurio c) Compuesto : ácido sulfúrico d) Combinación : aleación e) Mezcla : agua y aceite CLAVE 1 2 a e 3 4 b b 5 6 d a 7 8 d e CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 9 10 a d 147 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” QUÍMICA ENERGÍA I. CONCEPTO: LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA Se define como la capacidad de realizar trabajo o transferir calor. Se conocen diversas formas de energía las que incluyen energía mecánica, calorífica, y luminosa. Los vegetales por Ej. Utilizan la energía luminosa del sol para su crecimiento. Experimentalmente se ha demostrado que toda la energía que interviene en algún cambio físico o químico, aparece en alguna otra forma después del cambio, luego: II. TIPOS DE ENERGIA “La energía no se crea ni se destruye sólo se transforma” (Meyer-Joule) Dos son los tipos de energía: a) La energía cinética, que se debe a la capacidad de movimiento de los cuerpos y b) La energía potencial, que es la que posee un cuerpo debido a su posición o composición. LEY DE CONSERVACION DE LA MATERIA Y ENERGIA En química se estudia la energía, debido a que todos los procesos químicos están acompañados de transferencia de energía; estos se denominan exotérmicos si durante el mismo el sistema cede energía hacia el medio circundante; y endotérmico, si absorbe energía. “La materia y tu Energía en el Universo pueden transformarse mutuamente; pero la suma total de ambos permanece constante, es decir no puede aumentar ni disminuir” (Albert Einstein) III. LEYES DE CONSERVACIÒN LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MATERIA NOTA ACLARATORIA: A través de experimentos nucleares es probable convertir materia en energía, donde pequeñas masas se transforman en energía radiante. Así con un gramo de materia puede obtener energía para alumbrar un foco de 100 V durante 40 000 años. “No hay cambio observable en la cantidad de materia durante una reacción química ordinaria.” (Lavoisier) La relación entre materia y energía fue establecida por Albert Einstein en 1905 mediante la siguiente ecuación: CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 148 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” E = mc QUÍMICA a) 49 g d) 1 g 2 c) 2 g e) 45 g. (5) Un elemento “Q” radioactivo tiene una masa de 120 kg y al desintegrarse parte de él libera 2,7 EJ de energía. ¿Qué porcentaje del elemento “Q” no se desintegró? Donde: E = Energía obtenida (en ergios o Joule) c b) 48 g = Velocidad de la luz en el vacío c = 3,0 x 105 Km. / s ó 3.108 m/s 3,0 x 1010 cm/s a) 75% d) 56% m = masa que se transforma en energía (en b) 44% c) 25% e) 5% gramos o Kg) (6) En una explosión nuclear se liberan 522 PJ, si además se recogen 14,2 kg de sustancia residual. ¿Qué porcentaje de la masa total se transformó en energía? Unidad de energía en el S. I. = kg ⋅ m 2 / s 2 2 2 Ergio (E) = g ⋅ cm / s Joule (J) a) 42% d) 64% PROBLEMAS DE ENERGÌA (1) Determinar en GJ la energía liberada por 80 g de U235. a) 4,8 x 106 GJ c) 2,4 x 106 GJ e) 7,2 x 106 GJ. a) 4,5 x 1014 c) 9 x 1018 e) 4,5 x 1021 a) 10,8 x 1021 erg. b) 3,6 x 1021 erg. c) 36 x 1022 erg. d) 10,8 x 1019 erg. e) 10,8 x 1014 erg. (8) ¿A cuántas calorías equivale la energía almacenada en 3 g de masa? ( 1 J = 0,24 cal) a) 6,48 x 1020 b) 3,24 x 1013 b) 1,35 x 1010 d) 1,35 x 1015 c) 3,24 x 10-13 (3) Se requiere 42 g de un material “L” para una determinada reacción. Al final solo se recuperan 41,2 g debido a que el resto se convirtió en energía. Hallar dicha energía en TJ. a) 72 d) 24 c) 58% e) 29% (7) Si 12 g de una partícula se transforma completamente en energía se obtendrá: b) 3,6 x 105 GJ d) 1,2 x 106 GJ (2) La masa de un material radiactivo “J” es de 15 g, si dicha masa es sometida a un proceso nuclear, determinar la energía en J que se libera en el proceso. b) 36% b) 720 c) 7200 e) 240 (4) Calcular la masa radioactiva residual, si 50 g de un material radioactivo tiene un proceso de fisión nuclear, liberando 90 TJ de energía. CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 149 149 d) 6,48 x 10-20 e) 6,48 x 1013 (9) Sometemos a una explosión 2 g de masa y observamos la emisión de 18.1011 J de energía. Indique que porcentaje de masa no se transformó en energía. a) 100% c) 89% e) 1% b) 99% d) 2% CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” (10) Sometemos 485 g de una sustancia a una violenta transformación en energía con una eficiencia del 90%. ¿ Qué energía se obtiene? ( 1cal = 4,18.107 erg) a) 9,4 x 1015 cal. c) 9,4 x 10-16 cal e) 8,2 x 1020 cal QUÍMICA I. CALORIA Originalmente fue definida como la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de un gramo de agua, a la presión de una atmósfera, de 14,5ºC a 15,5ºC Actualmente se define como 1 caloría=4,184 Joules o 1 Kcal. = 4,184 KJoule La cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua líquida varía ligeramente con la temperatura y la presión, por lo que es necesario especificar un incremento de temperatura específico y una presión constante para describir la caloría. DATO 1J = 0,24 cal 1kcal = 1000 cal b) 8,5 x 10-16 cal d) 8,5 x 1016 cal (11) En una explosión nuclear se libera 3,6.1021 erg de energía, luego de la explosión se recogieron 80 g. determinar la masa inicial de este material. a) 81 g. c) 83 g e) 76 g. b) 82 g d) 84 g 1.1 CALORIA ESPECÍFICA Es la cantidad de calor requerido para elevar la temperatura de 1 g de sustancia en 1ºC. Ejm: El calor especifico del agua es 4,184 J/gºC (12) Tenemos 38 Kg de U235, por fisión nuclear produce 1,8.1017 J de energía radiante y térmica. Indique la masa de los productos de la reacción. a) 18 kg c) 22 kg e) 26 kg b) 20 kg d) 24 kg 1.2 CAPACIDAD CALORÌFICA Es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura del cuerpo en un grado. Se mide en calorías por grado centígrado (cal/ºC) CLAVE 1 2 3 e d a 4 5 6 a a e 7 8 9 a e b 10 11 12 a d * Capacidad calorífica de un cuerpo = masa del cuerpo x calor especifico Capacidad calorífica = m x c TRANSFERENCIA DE CALOR Y LA MEDIDA DEL CALOR Los cambios físicos y químicos ocurren con emisión simultánea de calor o con absorción de calor. La cantidad de calor que se transfiere en un proceso, generalmente se expresa en calorías o en las unidades SI, JOULES. Joule representa la energía cinética de un objeto de 1 Kg. de masa a la velocidad de 1m/s. CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 1.3 CALOR GANADO O PERDIDO (Q) Q = m × cesp × ∆t Donde: Q = cantidad de calor (cal o kcal.) m = masa (g o Kg.) Cesp. = calor especifico (cal/g ºC o Kcal. /Kg. ºC) ∆t = Variación de temperatura (ºC) 150 150 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” QUÍMICA 1.4 CALOR DE FUSION En un cuerpo sólido es la cantidad de calor necesaria para pasar al estado líquido la unidad de masa del cuerpo en cuestión sin que varíe su temperatura. Calor de Fusión kcal/kg PROBLEMAS DE CALORIMETRÌA << (1) Se calienta un bloque de aluminio de 200g y su temperatura se eleva de 20°C a 140 °C ¿Qué cantidad de calor absorbió? = 80 cal/g o << a) 5050 cal. c) 4060 cal Ojo: (a 0ºC y 1 atm) 1.5 CALOR DE VAPORIZACION De un líquido es la cantidad de calor necesario para pasar al estado de vapor la unidad de masa del líquido en cuestión, sin que varíe su temperatura. Calor de vaporización del agua = 540 cal/g o cal/kg Ojo: (a 100ºC y 1 atm) CUADRO EXPLICATIVO (2) SUSTANCIA Aluminio Cobre Hierro Mercurio Agua Agua Agua Latón Madera Oro Plata Plomo Vidrio Aceite Kerosene Aire ESTADO sólido sólido sólido líquido hielo líquido vapor sólido sólido sólido sólido sólido sólido líquido líquido gas 0,211 cal/g ºC 0,091 cal/g ºC 0,11 cal/g ºC 0,030 cal/g ºC 0,501 cal/g ºC 1,000 cal/g ºC 0,528 cal/g ºC 0,091 cal/g ºC 0,648 cal/g ºC 0,030 cal/g ºC 0,060 cal/g ºC 0,029 cal/g ºC 0,202 cal/g ºC 0,504 cal/g ºC 0,514 cal/g ºC 0,240 cal/g ºC CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA Una medalla de cobre que estaba a 60 °C absorbió 1200 calorías para aumentar su temperatura a 180 °C. ¿Cuál es su masa? a) 108 g. b) 107 g c) 106 g d) 105 g e) 109,9 g (3) Una barra de hierro de 500 g recibe 3000 cal y eleva su temperatura desde 20 °C ¿Cuál es su temperatura final? a) 67 ºC b) 70 ºC c) 72 ºC d) 74,54 ºC e) 75,7 ºC (4) Que calor consumirá 200g de latón para subir su temperatura de 17 °C a 300 °C? a) 5046,3 cal c) 5150,6 cal e) 4097 cal CALORES ESPECIFICOS DE ALGUNAS SUSTANCIAS CALOR ESPECIFICO cal/g ºC b) 6000 cal d) 5064 cal b) 4096,7 cal d) 5295 cal (5) Una esfera de plomo de 1500 g se enfría y su temperatura desciende de 11200 °C a 20 °C ¿Qué cantidad de calor perdió? a) - 476330 cal b) - 496733 cal c) - 486300cal d) - 496730 cal e) - 486330 cal (6) 400 g de mercurio son sumergidos en 600 g de agua a 25 °C cuando el mercurio estaba a 60 °C. Si la temperatura de equilibrio es de 25,8 °C. ¿Cual es el calor específico del mercurio? a) 0,031 cal/gº b) 0,032 cal/gº c) 0,033 cal/gº d) 0,034 cal/gº e) 0,035 cal/gº 151 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” (7) 250 g de hierro a 320 °C y 180 g de cobre a 72 °C se ponen en contacto ¿Cual es la temperatura final? a) 183 ºC. c) 266 ºC e) 227,4 ºC QUÍMICA (13) Se calienta un bloque de aluminio de 80g y su temperatura se eleva de 10º C a 100ºC. ¿Qué cantidad de calor absorbió? b) 220,5 ºC d) 185,7 ºC a) 3545 cal c) 234,5 cal e) 5430 cal (8) En dos litros de agua a 27 °C se sumerge una pieza de hierro de 300 g caliente a 250 °C ¿Calcular la temperatura final? a) 28,4 ºC. d) 31,5 ºC b) 29,5 ºC (14) Una medalla de cobre que estaba a 40º C absorbió 800 calorías para aumentar su temperatura a 120º C ¿Cuál es su masa? c) 30,6 ºC e) 32,6 ºC a) 84,5 g c) 240,74 g e) 5789,1 g (9) ¿Cuánto de carbón se necesitará para calentar 1 tonelada de cobre de 20 °C a 400 °C. Cada Kg. de carbón proporciona 8000 Kcal.? a) 3,87 kg. c) 5,34 kg e) 7,53 kg b) 4,20 kg d) 4,32 kg b) 20 kg a) 80º C d) 110º C c) 19 kg e) 20,7 kg a) 10617 cal. c) 8617 cal. a) 350 cal c) 720,52 cal e) 750.24 cal b) 1920 KJ d) 1940 KJ CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA b) 9517 cal. d) 7517 cal. b) 640,64 cal d) 127,5 cal (18) Una esfera de plomo de 50g se enfría y su temperatura desciende de 800ºC a 10ºC. ¿Qué cantidad de calor perdió? (12) ¿Qué temperatura final se producirá en una masa de 240 g de zinc que absorbió 450 cal si su temperatura inicial era-30 °C b) 31 ºC c) 100º C e) 120º C (17) ¿Qué calor consumirá 80g de latón para subir su temperatura de 12º C a 100º C? < a) 30ºC d) 32 ºC b) 90º C (16) Calcular la cantidad de calor que debe suministrarse a 1Kg. De plomo, para calentarlo desde 20 ºC hasta su temperatura de fusión de 327, sabiendo que el calor específico del plomo es 0,031 cal. (11) Un auto de 5000 Kg. de masa marcha a 100 Km. / h. Si el conductor frena y el auto se detiene, ¿que cantidad de calor disipado por la fricción se produce? a) 1830 KJ c) 1829 KJ e) 1729 KJ b) 109,89 g d) 384,521 g (15) Una barra de fierro de 50g recibe 550 calorías y eleva su temperatura desde 10ºC. ¿Cuál es su temperatura final? (10) ¿Qué cantidad de calor se le debe proporcionar a un trozo de hierro de 20 Kg. para que su temperatura aumente de 10 °C a 1000 °C? Con esta cantidad de calor ¿Cuántos Kg. de agua se podrían haber calentado de 0 °C a 100 °C a) 22 kg. d) 21,80 kg b) 1519,2 cal d) 8471,2 cal a) -830,54 cal c) -1145,5 cal e) 45345,8 cal c) -10,26 ºC e) 33 ºC 152 b) -978,8 cal d) 1385 cal CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” (19) Calcular la cantidad de calor que debe suministrarse a 2kg. de plomo, para calentarlo desde 40ºC hasta su temperatura de fusión de 327ºC, sabiendo que el calor específico del plomo es 0,031 cal./gºc. a) 8344 cal c) 17794 cal e) 308540 cal QUÍMICA CLAVE 1 2 3 4 5 6 b) 9732,5 cal d) 20 378 cal d e d c e e 7 8 9 10 11 12 e c d d d b 13 14 15 16 17 18 b b d b b c 19 20 21 22 c c a c (20) ¿Cuál es el calor específico de un cuerpo de 60 Lb de masa. Si absorbe 100 BTU, cuando su temperatura pasa de 24º F a 50º F? a) 0,117cal g º c b) 1,234 cal g º c c) 0,064 cal g º c d) 0,112 cal g º c e) 0,102 cal g º c (21) Un trozo de hielo de 200g a Oº C se introduce en 500g de agua a 20º C. el sistema tiene capacidad calórica despreciable y está térmicamente aislado. Cuál es la temperatura final en º C de equilibrio del sistema. a) 0 b) 2 c) 4 d) 6 e) 8 (22) Si se observa que para elevar en 10º C la temperatura de un cuerpo de 200g de masa, se necesitan 500 cal. ¿Cuál sería su calor específico? a) 2,5 cal/gº C b) 5,0 cal/gº C c) 0,25 cal/gº C d) 50 cal/gº C e) cal/gº 500 CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA C 153 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” QUÍMICA TEORÍA CINÉTICA MOLECULAR DE LOS GASES 2.3 COMPRESIBILIDAD I. CONCEPTO: Las moléculas de los gases están dotadas de velocidad de traslación, esta velocidad depende solamente de la temperatura. En sus movimientos desordenados unos chocan con otros, repeliéndose constantemente; de lo que resulta una fuerza contra las paredes del recipiente que lo contiene y que es causa de la presión de los gases Los gases disminuyen sus dimensiones con mucha facilidad por el efecto de una pequeña presión. 2.4 ELASTICIDAD Una vez que cesa la causa deformadora, los gases tratan de recuperar sus dimensiones originales. ¿Qué es un GAS? 2.5 DIFUSIBILIDAD Es toda sustancia (elemento o compuesto) que a condiciones de ambiente no presenta forma ni volúmenes definidos, ello se debe a que las fuerzas repulsivas intermoleculares son de mayor intensidad que las fuerzas atractivas. Un GAS a veces suele confundirse con un vapor; pero este último se presenta generalmente como líquido Los gases a gran velocidad atraviesan materiales porosos, pequeños orificios, delgados tubos capilares e incluso otro medio gaseoso. III. POSTULADOS DE LA CINÉTICA MOLECULAR GASES TEORÍA DE LOS 3.1 Todo gas se halla formado por moléculas, el volumen de cada molécula es despreciable en comparación con el volumen de toda la masa gaseosa. II. PROPIEDADES 2.1 EXPANSIBILIDAD 3.2 Las moléculas gaseosas se hallan en constante movimiento el cual es caótico y desordenado, chocando continuamente entre sí y con las paredes del recipiente. Expresa la propiedad que tienen los gases de ocupar todo el volumen disponible. 2.2 FLUIDEZ 3.3 Los choques moleculares son de tipo elástico, es decir, que antes y después de cada choque la molécula tiene la misma velocidad. Los gases se deforman fácilmente, no presentando forma propia, sino que se adaptan a la del recipiente que los contiene. CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 154 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” QUÍMICA IV. LEYES V1 4.1 LEY DE BOYLE - MARIOTTE (Proceso Isotérmico) V1 = V2 Choque Elástico “El producto del volumen y la presión de una masa gaseosa de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta” V2 P1 × V1 = P2 × V 2 = Pn × V n 3.4 La presión que ejerce un gas se debe a los choques moleculares y tiene igual valor en cualquiera de sus puntos. 4.2 LEY DE JAQUES (Proceso Isobárico) 3.5 La temperatura indica la velocidad de las moléculas y está en función de la energía cinética molecular promedio. “A presión constante, el volumen de un gas en proporción directa con la temperatura absoluta” 3.6 Para un volumen determinado de una masa gaseosa, se podrá variar la presión del gas, solamente si se hace una variación en la temperatura. V1 T1 V n = = V 2 T2 Tn GAS IDEAL Es toda sustancia gaseosa donde no existen fuerzas atractivas intermoleculares y donde el volumen propio ocupado por las moléculas es una fracción insignificante frente al volumen total ocupado por la masa gaseosa. GAS REAL.- Es todo gas que existe en la naturaleza, estos gases a bajas presiones y altas temperaturas, tienen un comportamiento muy aproximado de gas ideal. 4.3 LEY DE GAY LUSSAC (Proceso Isócoro, isométrico isovolumétrico) o “A volumen constante, la presión de un gas varia directamente con la temperatura absoluta” P1 T1 = P2 T2 La determinación de la masa gaseosa se realiza con mayor exactitud y facilidad midiendo el volumen que ocupa, pero como éste experimenta un fuerte cambio al modificar la presión soportada por el gas y al variar su temperatura, es necesario conocer las relaciones cuantitativas entre estas variables, volumen, presión y temperatura expresadas por las leyes de Boyle, Charles, Gay-Lussac. CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA CHARLES 4.4 LEY GENERAL DE LOS GASES IDEALES Es el resultado de la combinación de las leyes de Boyle-Mariotte, Charles y Gay Lussac. 155 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” QUÍMICA Donde: “A temperatura constante, los volúmenes de un gas son inversamente proporcionales a las presiones que soportan” P = presión absoluta T = temperatura absoluta V = volumen n = # moles P1 × V1 P2 × V 2 Pn × V n = = T1 T2 Tn M = peso molecular D = densidad R = Constante Universal de los Gases La Ecuación General de los Gases también puede ser expresada en función de la densidad (d) P1 D1 xT1 P2 = D 2 xT2 4.5 ECUACIÓN UNIVERSAL DE LOS GASES IDEALES Pero: (3) (2) P M = DRT w= 156 =( w ) M PV M RT PV=RT(# # moléculas CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA moleculas w =# M 6,023x10 23 PV = RT( “La molécula gramo de cualquier gas en condiciones normales (CN) de presión (1 atm) y temperatura (273ºK); ocupa siempre el mismo volumen, es decir, 22,4 litros (volumen molar)”. PV = RTn = Remplazando (3) en (1) y despejando W y #moléculas tenemos las siguientes expresiones: Llamada también ecuación de Estado, es una expresión matemática aplicable a los procesos generales donde varían simultáneamente la presión, el volumen y la Temperatura del gas en función de su masa. (1) ..(3) n moléculas ) 6,023x10 23 6,023x10 23 PV ) RT CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” CONSTANTE UNIVERSAL DE LOS GASES O CONSTANTE DE REGNAULT QUÍMICA V = 22,4 litros 2 P = 1 atm = 760 mmhg mm = 760Torr = 1033g /cm Valor de R en mm de Hg. R= 62,35 2 2 760 Torr = 1033pulg g/cm lb/pulg2 = 29,92 pulg Hg.= 1atm = 14,7/b/ = 14,7 29,92pulg mmHglit 101 325 Pa =325 14,7pa= PSI14,7 pst Hg = 1atm = 101 mol − g × °K T = 273 K = 492 ºR = 0 ºC = 32 ºF PROBLEMAS DE GASES IDEALES EN ATMÓSFERAS (1) A 27 ºC El volumen de un gas es 600 ml, manteniéndose la presión constante se aumenta la temperatura a 50 ºC . Calcular el volumen mL. a) 466ml b) 664ml c) 646ml d) 654 ml e) 456ml atmlit R= 0,082 mol − g × °K EN LIBRAS /PULG R= 10,8 lb / pu lg 2 ×pie mol − lb × °R (2) Un gas ocupa 500 mL a 20 °C y 700 torr. ¿Cuál será su volumen a C.N.? 3 a) 429 ml c) 924ml e) 492ml (3) ¿Cuál es la presión de un gas a 90 °C , sabiendo que a 27 °C se encuentra a una presión de 700 mmHg.? Unidades utilizadas: P= atm, mm Hg, Torr, PSI, Pa T= º K V= ml, litros, cm3, m3 n = moles = a) 84,7 mmHg b) 847mmHg w peso = M pesomolecular d) 874 mmHg e) 748 mmHg (4) Una masa de gas ocupa 600 cc a 25 °C, si la presión se mantiene constante ¿Cuál será el volumen de dicha masa de gas a -5°C? VALORES A CONDICIONES NORMALES (CN) a) 542,59L c) 539,59L e) Son ciertas condiciones convencionales de temperatura y presión, que se muestran a condición: CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA b) 419ml d) 494ml 157 b) 524,95L d) 543,95L 593,59L CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” (5) Si 3 litros de un gas están a la presión de 4 atmósferas y se expande hasta ocupar un volumen de 13 litros, calcular la nueva presión si se mantiene constante la temperatura. a) 0,92 atm c) 2,01atm e) 0,52atm (6) QUÍMICA (11) El pistón de un cilindro con el gas que contiene ocupa 700 cm3, de igual temperatura la presión se quintuplica. El volumen anterior se reduce en 200cm3 Hallar el volumen del pistón. b) 1,92atm d) 0,72atm Un gas a 15 °C y 340 mm Hg. Ocupa 100 litros. Calcular el volumen que ocupará en C.N. a) 41,406 L c) 42,416L e) 40,246L a) 540 cc d) 500 cc a) 304,75 ml c) 403,75ml e) 440 ml b) 475,30ml d) 447,53ml a) 450 mmHg c) 480 mmHg e) 490 mmHg a) 20ºC c) 27ºC e) 30ºC a) 9,64 L c) 4,96L e) 6,941L a) 30% d) 47% CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA c) 60% e) 56% I. ¿Cuántos balones de 4 litros en condiciones normales pueden llenarse con los 500 litros del gas a 30 °C y 5 atmósferas de presión en un tanque? b) 6,944 L d) 9,49L b) 303ºC b) 45% (15) Calcular: II. ¿Cuánto gas (en litros) queda en el tanque después de llenar el último balón? (10) Tenemos 60 ml de un gas a 20 °C ¿Qué temperatura será necesaria para duplicar el volumen manteniendo constante la presión? a) 313 °C d) 309ºC b) 25ºC d) 50ºC (14) Se tiene 20L de gas a la presión de 29,4 PSI y a 140 ºF. ¿En qué porcentaje varía el volumen si la presión absoluta se duplica y la temperatura disminuye en 40 ºC? b) 583,56L d) 385,56 L (9) La presión que se ejerce sobre los 25 litros de un gas se aumenta de 25 atmósferas a 90 atmósferas. Calcular el nuevo volumen si la temperatura permanece constante b) 455 mmHg d) 460 mmHg (13) Isotérmicamente un gas de 10 L a 2 atm se reduce a 4L. Luego isométricamente aumenta su presión a 10 atm. Y en su temperatura a 327ºC. Calcular la temperatura inicial en ºC. (8) ¿Qué volumen ocupará un gas a –10 °C y 500 mm Hg. sabiendo que a 20 °C y 750 torr, ocupa 400 litros. a) 540,56L c) 538,56 L e) 540,65 L c) 400 e) 600cc (12) A 920 mmHg un gas ocupa un volumen de 300ml, sin cambiar la temperatura el gas se expande a un volumen final de 600ml ¿Cuál es ahora la presión? b) 40,406L d) 42,406L (7) El volumen de un gas a 127 ºC es 500 ml, sin cambiar su presión se reduce la temperatura a 50 ºC. Calcular el volumen. b) 250 cc c) 311 ºC e) 315ºC 158 a) b) c) d) e) I. 560 561 562 563 564 II. 0,2 L 0,47 L 0,6L 0,47L 2L CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” (16) Una muestra de un gas ocupa 16 litros a 30 °C y una atmósfera. Calcular el volumen de dicha muestra a: QUÍMICA (22) ¿Cuál es la masa de 150L de gas de O2 a 740 mm de Hg y a20°C a) b) c) d) e) I. 6,71 7,61 1,76 6,17 7,16 II. 33,05 33,05 33,05 3,305 3,305 I. 30 °C y 1600 mm Hg. II. 40 °C y 380 mm Hg. (17) ¿Cuántos globos de jebe de 2L de capacidad a la presión de 800 mmHg y a 20ºC se podrán llenar con todo el aire almacenado en un compresor de 2 m3 de capacidad a 27ºC y 4 atm.? a) 2040 c) 7422 e) 3711 a) 194,4 g d) 193 g b) 195 g c) 300g e) 194,5g (23) ¿Cuál es la masa de 624L de gas butano (C4H10) que se encuentra a una temperatura de 27 ºC y a una presión de 900 mmHg? b) 3078 d) 2422 a) 5420 g d) 2000g b) 870g c) 1740g e) 1741,4 g ECUACIÓN DE ESTADO (24) Determinar el volumen en litros que ocupan 440 g de gas propano (C3H8) a 100 ºK y 10 atm de presión. Peso molecular del gas propano = 44 (18) Determinar qué volumen ocupa la mol de cualquier gas a 20°C y 740 mmHg de presión a) 247 L c) 247,5 L e) 24,7L b) 2,47L d) 247,59L a) 8,2 L d) 0,82L (19) ¿Cuánto pesan 20 litros de gas metano CH4 medidos a 20° C y 10 atm de presión? Peso molecular del CH4 =16 a) 1330g c) 17,8 g e) 133,2g 1 2 3 4 5 6 b) 14,7g d) 13.20 g (21) b) 2,76 mol c) 820L e) 8200L CLAVE (20) ¿Cuántas moles de hidrógeno hay en 80 litros de hidrógeno medidos a 40 °C y 700 mm Hg. de presión? a) 2,86 mol d) 256 mol b) 0,082L c a b c a d 7 8 9 10 11 12 c c b a b d 13 14 15 16 17 18 c e d b e e 19 20 21 22 23 24 e a b a c a c) 296 mol e) 2.26 mol ¿Qué volumen en L ocuparan 132 gramos de CO2 medidos a 8°C bajo cero y 795 torr de presión a) 624L d) 6,24 L b) 62,4 L CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA c) 44 L e) 60,24L 159 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” QUÍMICA ESTRUCTURA ATÓMICA La concepción moderna del átomo, es que es un sistema energético en equilibrio. Está constituido por dos zonas importantes: Protones (P+) Neutrones (n) ZONA INTERNA (Núcleo) Mesones Otros Positrones Neutrinos ZONA EXTERNA Electrones (e-) (Nube electrónica) CARGA PARTÍCULA ABSOLUTA (Coulomb) CARGA -1,6.10-19 -1 PROTÓN (p+) +1,6.10-19 +1 0 0 1 MASA ABSOLUTA RELATIVA Gramos U.M.A 9,1.10-28g 0 1,673.10-24g 1 1,675.10-24g 1 RELATIVA ELECTRÓN (-1eo) NEUTRÓN ( 0 n ) MASA CIENTÍFICO DESCUBRIDOR JOSEPH THOMSON (1896) RUTHERFORD (1898) JAMES CHADWICK (1932) Por ejemplo: Supongamos que un átomo tiene 39 protones y 38 electrones, podemos saber cuál es la carga total de cada partícula: CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 160 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” PARTÍCULA QUÍMICA CARGA RELATIVA Nº DE PARTÍCULAS TOTAL CARGA ELECTRÓN (-1eo) PROTÓN (p+) NÚMERO ATÓMICO (Z) ELEMENTO QUÍMICO Es el número de protones que posee un átomo Es el conjunto de átomos que tienen el mismo número atómico. Z = #P+ I. REPRESENTACIÓN DEL ÁTOMO DE UN ELEMENTO Cuando un átomo es eléctricamente neutro se cumple que: Z = #P+ = #e- E Z Z, es único para cada elemento. Si conocemos Z, podemos identificar el elemento. A o A Z E Ejemplo: #P+ Elemento Hidrógeno 1 Carbono 6 Nitrógeno 7 Oxígeno 8 Sodio 11 #e- Z 23 11 Na Z Entonces: A = 23, Z = 11, nº = 12 Ejemplo: 14 6 NÚMERO DE MASA (A) o MASA ATÓMICA A, Z, n, #P+, #eA A=Z+n 14 6 A Z #P + Z nº #P+ #e- C nº Carbono 6 6 Oxígeno 8 8 Sodio 11 12 CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA C Hallar: igual a la suma protones y neutrones EsEs igual a la suma de de protones y neutrones de un átomo. de un átomo. Elemento A 14 7 161 N CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” ION.-Es todo átomo cargado eléctricamente QUÍMICA CATION.- Se forma cuando el átomo pierde electrones. Se carga positivamente (+). ANION.- Se forma cuando un átomo gana electrones y se carga negativamente (-). Ejemplo 1: Ejemplo 1: 9 F 9e 1e + 9 F -1 + 1e 11 11e 10e S 16e- 11 - 1e Na 10e - Ejemplo 2: Ejemplo 2: 16 Na -1e +1 + 2e + 2e 18 S -2 20 Ca 18e 20 - 2e 20e- - - +2 Ca 18e- - 2e Ejemplo 3: Ejemplo 3: Del ión hallar #P+ , Z, #e Z +3 ¿Cuántos protones, electrones y neutrones tienen el = Fe 26 Fe # P+ = Ejemplo 4: siguiente nucleido? ¿Cuál es su número atómico? # e- 6X -3 n = z = = - = #P +3 #e 26 Se tiene un ión tetrapositivo, Z X Ejemplo 4: -2 = + +4 Con 28 electrones. Hallar el número atómico. Solución: contiene 21 electrones, hallar su número atómico. Solución: CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 162 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” II. TIPOS DE ÀTOMOS QUÍMICA ISÓBAROS ISÓTOPOS Son átomos de un mismo elemento químico que Iso= igual; baros = peso Son átomos de diferentes elementos que teniendo distinto número atómico y distinto número de neutrones poseen igual masa atómica. tienen igual número atómico; pero diferente Iso= igual; topo = lugar número de masa y diferente número de neutrones Poseen propiedades físicas semejantes pero difieren en sus propiedades químicas. Por ejemplo: 12 6 14 6 C Z1 = Z1 = A1 = A1 = n1 = n1 = C 40 20 En general: Ca 40 18 y A1 = A1 = Z1 = Z1 = n1 = n1 = Ar En general: A2 E z2 A1 E z1 A1 X z1 n=A - Z A2Y z2 n=A - Z Z1 Z2 A1 A2 A1 A2 Z1 Z2 n1 n2 n1 n2 CARACTERÍSTICAS: ISÓTONOS Son átomos que ocupan el mismo lugar en la Son átomos de diferentes elementos que poseen igual número de neutrones. tabla periódica. Tienen propiedades químicas iguales, pues 23 11 tienen igual número de protones. Sus propiedades físicas son diferentes. CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 163 Na y 24 12 n1 = n1 = A1 = A1 = Z1= Z1= Mg CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” En general: QUÍMICA III. Las partículas fundamentales que se encuentran en el núcleo son protones y neutrones. IV. En el átomo sólo se encuentran 3 partículas subatómicas A2Y z2 A1 X z1 a) VVVV d) FFVV n=A - Z n1 n2 A1 A2 Z1 Z2 a) Solo I d) I y II Son átomos o iones que tienen igual número de electrones en su estructura. Ejemplo: #P+ b) Solo II e) II y III I. Los elementos químicos se caracterizan por su número de masa. II. Los elementos -2 8O III. -1 PROBLEMAS 24 12 d) 127 53 Mg I b) 200 80 Hg −1 39 c) 19 K e) 131 54 K y 40 20 Ca , tienen b) FVV c) FVF e) VVF (5) Un átomo neutro de un isótopo de cobre tiene 29 de electrones y 36 neutrones. Luego la notación correcta de este nucleido es: +1 36 a) 29 Cu Xe (2) Marcar verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I. Un átomo neutro, tiene igual número de protones como de electrones. II. Las masas del protón y del electrón son casi iguales. CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 39 19 igual número de neutrones. Los elementos químicos se caracterizan por el número de cargas positivas del núcleo. a) VFF d) VFV (1) Indique cuantos protones, neutrones y electrones hay en cada uno de las siguientes especies. a) c) Solo III (4) Señale lo Verdadero (V) o falso (F) de las proposiciones. #e- 10Ne 9F c) VFVF (3) Indique que proposiciones son correctas I. La densidad del núcleo atómico es mayor que la del átomo en su conjunto. II. Los electrones son partículas subatómicas de carga negativa y sin masa. III. Las partículas subatómicas más importantes son: el fotón, el neutrón, el protón y el electrón. ISOELECTRÓNICOS Z b) VVFF e) FFFF d) 29 36 65 b) 36 Cu Cu c) 65 29 Cu e) 65 47 Cu (6) Un elemento E de número de masa 59 tiene 31 neutrones en su átomo ¿Cuál será el número atómico del ion E2+? a) 30 d) 24 164 b) 28 c) 26 e) 22 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” (7) De las siguientes especies; ¿Cuáles son isoelectrónicas entre si? I. 18 Ar II. a) I y III d) I, II y III 20 Ca 2+ III. b) II y III 16 QUÍMICA b) El protón y el neutrón tienen igual carga e igual masa. ( ) c) Los protones y neutrones se encuentran en el núcleo del átomo. ( ) S 2− (12) Marcar lo verdadero (V) o falso (F) según corresponda. c) I y II e)No lo son a) En un átomo neutro, siempre se cumple que el número de electrones es igual al número de protones. (8) Señale lo Verdadero (V) o Falso (F) de: I. 56 26 II. 39 19 Fe 39+ tiene 23 protones K y 40 18 Ar tiene igual número b) Las partículas subatómicas más estables en el núcleo del átomo son: los protones y neutrones. c) El neutrón es una partícula sin carga, con masa ligeramente menor que la de un protón. de neutrones. III. Entre dos isótopos de un elemento, se cumple que la diferencia de sus números de mas es igual a la diferencia de sus números de neutrones. a) FVV d) FVV b) FFF (13) Completar los datos que faltan para los siguientes núcleos c) VVF e) FFV Símbolo b) 16 Rn Cr 86 24 52 (14) Las partículas fundamentales que se encuentran en el núcleo de un átomo de cloro 35 17 C son: a) 17 protones y 17 electrones b) 18 neutrones y 18 electrones c) 17 protones y 17 neutrones d) 18 neutrones y 18 protones e) 18 neutrones y 17 protones c) VFVV e) VVVF (15) Si un átomo pierde un electrón, entonces: c) 17 e) 19 a) b) c) d) e) (11) Marcar lo verdadero (V) o falso (F), según corresponda. a) Un átomo no tiene carga eléctrica neta, ya que el número de protones es igual al número de electrones. ( ) CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 222 n (10) El ión divalente negativo de un átomo es isoelectrónico con el 25Mn+7. Indicar el número atómico de dicho átomo. a) 15 d) 18 23 11 Na A I. La masa del electrón equivale a 0.00055 uma. II. El isótopo más estable del carbono tiene una masa igual a 12 uma. III. El protón y el electrón tienen aproximadamente la misma masa en uma. IV. Los isótopos de un elemento tienen diferente masa atómica. b) VVFV 16 8O Z (9) Indique como Verdadero (V) o Falso (F): a) VVVV d) FFVV 1 1H 165 Z aumenta en 1 Z disminuye en 1 A aumenta en 1 A disminuye en 1 A y Z no varían CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” (16) ¿Qué semejanzas hay entre los nucleidos 130 Te y 130Xe? a) b) c) d) e) QUÍMICA d) N° de neutrones = 2x+3 e) N° de protones = x-2 (23) Con respecto a los isótopos: I. Difieren en su cantidad de neutrones II. Tienen igual cantidad de nucleones III. Presentan igual cantidad de protones Son verdaderas: Sus propiedades químicas El número de neutrones La suma de protones y neutrones El número de protones El número de electrones (17) Indicar què tipos de especies son: -1 + -2 17Cl 19K 18Ar 16S a) Sólo I d) I y III b) Sólo II c) I y II e) II y III (24) Si el ión X3+ presenta 72 electrones ¿Cuál es el número atómico de X? (18) De las siguientes especies químicas: 3+ 1H, 1H , 3Li, 5B , 9F , 8O, 16S, 10Ne a) 76 ¿Cuáles corresponden a especies isoelectrónicas (es decir que tienen igual cantidad de electrones)? a) H , Hd) S , S b) B3+ , O I. II. III. IV. c) F- , Ne e) Li , Ne (21) El tritio a) b) c) d) e) H c) 40 e 19 9 Y son ciertos: b) 1 c) 2 d) 3 e)4 1 2 3 4 5 6 7 d) 58 * C A b c b d 8 9 10 11 12 13 14 e b b * * * a 15 16 17 18 19 20 21 b c * A d a d 22 23 24 25 b b b c e) 20 tiene: 2 protones y un neutrón 1 neutrón y un protón 3 protones 1 protón y 2 neutrones 3 neutrones (22) Para X e) 78 CLAVE (20) Un átomo neutro que tiene 18 electrones y 40 nucleones. ¿Cuál es el valor de Z? b) 18 16 8 d) 77 “X” tiene un protón menos que “Y”. Tienen igual cantidad de neutrones. “Y” tiene 9 neutrones. X-3 tiene 11 electrones a) 0 a) 11Na+, 10Ne, 17Clb) 1H, 2He2+, 3Li2+ c) 3Li, 11Na , 19 k d) 11Na+, 10Ne, 9Fe) 4Be, 12Mg, 20Ca 3 1 c) 74 (25) De los átomos (19) ¿Cuál de los siguientes grupos constituye una especie isoelectrónica? a) 22 b) 75 el siguiente ión 2x x E −2 , señale la proposición correcta: a) N° de protones = 2x b) N° de electrones = x+2 c) N° de nucleones = 3x CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 166 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” QUÍMICA DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNICA Y NÚMEROS CUÁNTICOS I. CONCEPTO: Configuración electrónica es el ordenamiento de los electrones en orden creciente a su energía En el llenado de electrones en los niveles, subniveles y orbítales, ingresan siempre de menor a mayor energía. Por lo tanto la energía de los niveles aumenta a medida que se alejan del Núcleo: Tipo l s p d f 0 1 2 3 2l+1 # Orbitales 1 3 5 7 2(2 l + 1) # max. electro 2 6 10 14 Designación cuántica IV. ORBITAL E1 < E2 < E3< E4 < E5 < E6 < E7 Es la región donde es máxima la probabilidad de encontrar un electrón. Llamado REEMPE (Región Espacio Energético de Manifestación Probabilística Electrónica) Cómo máximo un orbital puede tener 2 electrones, los cuales deben ser diferentes en el sentido de giro sobre su propio eje. Experimentalmente se ha determinado que el orden de energía creciente de subniveles es: 1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d <5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p Tipos de orbital: II. NIVEL DE ENERGÍA Es el estado energético que corresponde grupo de electrones (2, 8, 18, ..., etc., valores son la cantidad de electrones corresponden en cada nivel) y depende distancia promedio del núcleo. Apareado o lleno a un estos que de la Desapareado o semilleno Vacío No todos los orbitales tienen la misma forma ni el mismo tamaño o volumen, sino que difieren con el subnivel y nivel respectivamente, por ejemplo el orbital tipo “s” es esférico y el tipo “p” es lobular. Cuanto más cerca del núcleo menor energía. Cuanto más lejos del núcleo más energía. III. SUBNIVELES DE ENERGÍA REGLA DE HUND Cuando se distribuye electrones en un mismo subnivel, se busca ocupar la mayor cantidad de orbitales vacíos. Constituye las energías que corresponden a grupos diferentes de orbitales (s, p, d, f) dentro de un mismo nivel de energía. CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 167 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN DE PAULI No es posible que exista en un átomo electrones con 4 números cuánticos iguales QUÍMICA REPRESENTACIÓN DE LOS NIVELES Y SUBNIVELES DE ENERGÍA dos Número de electrones REGLA DEL SERRUCHO Nº orbital max. 1 3 5 7 (Por subnivel) e 2 6 10 14 (Por subnivel) Nº max nl Nivel de energía (representación cuántica) Nº orb. Nº e màx. màx. Subnivel #e Subniivel de energía (representación cuántica) NÚMEROS CUÁNTICOS s p d f Sirven para explicar las propiedades del electrón: 1 K 1 -2 2 L 4- 8 (1) Numero Cuántico Principal (n ) 3 M a) Determina la energía del Electrón. b) Precisa tamaño de la Nube Electrónica. c) Toma los valores: 9 - 18 4 N n = 1, 2, 3 , 4, .... + ∞ n = K, L, M, N, O, .... 16-32 5 O 25-50 (2) Numero cuántico secundario o azimutal (l) a) Determina la forma de la Nube Electrónica b) Indica subnivel energético. c) Toma los valores: 6 P 7 Q l = 0, 1, 2, 3 , ....... (n-1) l = s, p, d, f, … 8 R Nivel (3) Número cuántico magnético (m1). a) Informa sobre la orientación de la Nube Electrónica en los ejes cartesianos tridimensionales. b) Toma valores desde –l hasta +l incluyendo el cero CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 168 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” (4) Número cuántico del spin (s). QUÍMICA 2.2.1 ENLACE COVALENTE APOLAR: Cuando los átomos que se unen atraen con igual fuerza el par de electrones compartidos, produciendo átomos de igual electronegatividad. Se produce entre átomos del mismo elemento Informa sobre el sentido de rotación del electrón sobre su propio eje, generando un pequeño imán. Convencionalmente es positivo cuando representa el norte hacia arriba. +1/2 s -1/2 2.2.2 ENLACE COVALENTE POLAR: Se producen en átomos de diferente electronegatividad, la diferencia de esta debe ser menor que 1,7. Las moléculas polares son aquellas que presentan desigualdad en la distribución de cargas eléctricas. NOTA: Las combinaciones de estos 4 números brindan información sobre los electrones ENLACE QUÍMICO Uno de los logros más importantes de la Química, después del descubrimiento del átomo, fue la clasificación y la identificación del lugar que ocuparía cada elemento en la TABLA PERIÓDICA. I. CONCEPTO: Unión de átomos, mediante diferentes fuerzas, constituyendo así las moléculas. Todos los átomos buscan su estabilidad electrónica; cuando reaccionan con otros elementos formando moléculas, alcanzan estabilidad cuando tienen 8 electrones en su ultima capa (regla de octeto) excepto los 5 primeros elementos (H, He, Li, Be, B). Luego de otros intentos de clasificación, Mendeleiev dedujo, que el comportamiento químico era similar periódicamente, si los elementos se ordenaban por el incremento de sus pesos atómicos. II. TIPOS DE ENLACES. 2.1 ENLACE ELECTROVALENTE O IONICO. Es la unión de átomos mediante fuerzas electrostáticas, que se producen entre un Ión positivo (catión) y un ión negativo (anión) debido a una transferencia de electrones. III. CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS BERZELIUS (1814) Clasificó en elementos que ganan electrones “ELECTRONEGATIVOS” y en elementos que pierden electrones “ELECTROPOSITIVOS”. Los compuestos iónicos no forman verdaderas moléculas sino redes de iones fuertemente atraídos (cristales). La diferencia de electronegatividad debe ser mayor que 1.7. TRIADAS DE DOBEREINER (1829) Basándose en pesos atómicos, clasificó en grupos de tres elementos llamado TRIADAS. En cada tríada el peso atómico del intermedio era igual al promedio aritmético de los otros dos. (El número de tríadas fueron unas 20). 2.2 ENLACE COVALENTE. Es la unión de átomos por compartición de electrones, a cada par de electrones se le llama covalencia, se representa por un guión, se realiza entre 2 no metales y puede ser: CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA PAI = 169 PA +PA 1 2 2 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” Donde: QUÍMICA DIMITRI MENDELEIEV (1869) Peso atómico elemento intermedio= P.A.I. Clasificó los elementos en orden creciente a sus pesos atómicos, pero de tal forma que los elementos con propiedades similares estén en un mismo grupo. Peso atómico del elemento pequeño = PA1 Peso atómico del elemento grande = PA2 40 7 Ca 88 Sr 136 32 Li Ba 23 35.5 S Na Cl 79 89 127 127 Se 39 K Br Te I Fue sustituido porque comenzaron a aparecer otros grupos que no cumplían dichas condiciones. Mendeleiev notó que para ordenar en grupos, era necesario dejar espacios o casilleros vacíos para nuevos elementos aun no descubiertos por entonces; y pudo predecir las propiedades de dichos elementos. Así, los elementos cuyas propiedades fueron predichas, son : Germanio, Galio, Tecnecio, Renio, Polonio. JHON NEWLAND (1865) TABLA PERIÒDICA Agrupó los elementos de acuerdo a los pesos atómicos, pero en grupos de 7 elementos, resultando periodos en el que el octavo elemento se parecía en propiedades al primero, el noveno, al segundo, el décimo al tercero, y así sucesivamente; de tal forma que de cada siete elementos aparecía otro con características similares al primero, esta forma de clasificar se conoce como la Ley de Octavas (por analogía a las notas musicales). Esta clasificación tuvo errores, por ejemplo el manganeso estaba mal ubicado debajo de un no metal fósforo (con propiedades diferentes) de ahí se descartó esta forma de clasificar. I. LEY PERIÓDICA Mendeleiev observó que las propiedades de los elementos se repetían periódicamente y enunció la siguiente Ley Periódica: “Las propiedades físicas y químicas de los elementos son función periódica de sus pesos atómicos”. II. TABLA PERIÓDICA ACTUAL RYDBERG: Encontró que las propiedades de los elementos son función periódica de sus NÚMEROS ATÓMICOS y ordenó los elementos en forma creciente de sus números atómicos agrupándolos en periodos y series (grupos). 1er periodo: 1º Li 2º 3º 4º 5º Be B C 6º N 7º O F 2do periodo: 8º Na 9º Mg Al Si P Cr Ti Mn Fe Br HENRY MOSELEY (1913): Fue quien comprobó experimentalmente con rayos X, que las propiedades de los elementos dependen de su número atómico, enunció la Ley Periódica Moderna: “Las propiedades físicas y químicas de los elementos son función periódica de sus números atómicos”. S Cl 3er periodo: K Ca CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 170 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” III. SISTEMA PERIÓDICO DE LOS ELEMENTOS “FORMA LARGA “ QUÍMICA IV. CLASIFICACIÒN DE LOS PERIODOS Esta forma de presentación de los elementos es la más difundida y en ella se refleja de forma clara la configuración electrónica de los elementos. La ocupación sucesiva de los Niveles y SubNiveles de energía con electrones es mostrar periodos a través de 8 y 10 elementos; logrando con ello que todos los elementos de una serie queden en un mismo periodo. PERIODO CORTO LARGO PERIODO: Los periodos indican el número de niveles de energía que tienen los átomos de los elementos y el nivel en que se hallan los electrones de la última capa. IA 1 LA TABLA: Incluye 7 periodos, formados por 10 series, en cada uno de ellos se observa una variación regular de las propiedades de los elementos; desde un comportamiento eléctrico “positivo” (metales típicos) al comportamiento de polaridad opuesta “negativo” (no metales típicos), llegando finalmente a un comportamiento inerte. VIIIA IIA IIIA IVA VA VIA VIA 2 3 4 5 6 7 En la parte central de la tabla están los elementos ANFOTEROS, aquellos elementos de naturaleza dual (comportamiento con características metálicas y no metálicas). En el periodo 3 por ejemplo encontramos al Sodio que es muy activo, seguido del Magnesio cuya actividad metálica es inferior al anterior. El Aluminio es un metal Anfótero se observa entonces, a lo largo del periodo 3 que se produce una disminución de carácter metálico y un crecimiento del carácter no metálico; donde los elementos que siguen al Aluminio (Silicio, Fósforo Azufre y Cloro) pertenecen al grupo de los no metales; carácter que se manifiesta con tanta más claridad cuanto más cerca se encuentran del final del periodo. CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 1 2 3 4 5 6 7 N° DE ELEMENTOS 2 8 8 18 18 32 23 (Incompleto) La distribución de los elementos por periodos conduce a tal disposición, que en las columnas verticales se encuentran familias de elementos similares formando los grupos. GRUPO: Los grupos o columnas verticales, se caracterizan porque sus elementos tienen similar disposición de sus electrones externos, por tanto similar número de oxidación, de allí la misma semejanza de sus propiedades. 171 CENTRO INFORMÁTICO VARIACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE LOS ELEMENTOS EN LA TABLA PERIÓDICA AUMENTA LA ENERGÍA DE IONIZACION AUMENTA LA AFINIDAD ELECTRÓNICA AUMENTA LA ELECTRONEGATIVIDAD DISMINUYA EL CARÁCTER METÁLICO DISMINUYA EL RADIO IÓNICO DISMINUYE EL RADIO ATÓMICO IA 1 VIIIA IIA IIIA IVA VA VIA VIA 2 DISMINUYE LA ENERGÍA DE IONIZACIO N DISMINUYE LA AFINIDAD ELECTRÓNICA DISMINUYE LA ELECTRONEGATIVIDAD AUMENTA EL CARÁCTER METÁLICO AUMENTA EL RADIO IÓNICO AUMENTA EL RADIO ATÓMICO 3 4 5 6 7 REPRESENTACIÓN DE LOS ELEMENTOS SEGÚN LA NOTACION O DIAGRAMA DE LEWIS: LOS PRIMEROS SUBGRUPOS COMPLEMENTARIOS: Son más cortos que los anteriores y comienzan en el cuarto periodo. Ellos son 10 y por el número de elemento de transición, son SubGrupos del Cu, Zn, Se, Yi, V, Cr, Mn, (IB, IIB, IIIB, IVB, VB, VIB ,VIIB); los cuales de acuerdo a la denominación tienen relación con los SubGrupos Principales. Los elementos Fe, Co, Ni forman el octavo SubGrupo Complementario. Representa a los electrones de valencia (última capa) mediante puntos o asteriscos alrededor del símbolo del elemento, donde cada punto o asterisco representa a un electrón. Los elementos ubicados en un mismo SubGrupo de la tabla periódica, tienen la misma notación o diagrama de Lewis. Esto se debe a que tienen el mismo número de electrones de valencia. LOS SEGUNDOS SUBGRUPOS COMPLEMENTARIOS : Ejemplo; Estos comienzan a partir del periodo 6, están compuestos por los Lantánidos y Actínidos en cada uno de ellos hay 2 elementos,; un Lantánido y un Actínido. CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA Na , K , Ca, Ba 172 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” PROBLEMAS DE NUMEROS CUÁNTICOS Y CONFIGURACÓN ELECTRÓNICA QUÍMICA (4) Un átomo tiene el siguiente diagrama orbital. ¿Cuál es la configuración electrónica y cuál es el nombre del elemento? (1) Determinar cuál de las siguientes combinaciones de números cuánticos representan soluciones permitidas de la ecuación de onda de Schrodinger para el átomo de hidrógeno: [Ne] 3S 3P , silicio 2 a) n l m s a) 3 0 3 -1/2 b) 2 2 2 +1/2 c) c) 4 3 -4 -1/2 d) d) 5 2 2 +1/2 e) 3 2 -2 -3/2 b) II. III. Los orbitales que poseen el mismo valor de n conforman una capa o nivel. El conjunto de orbitales que tiene los mismos valores n y l se denominan subcapas o subniveles. Los números cuánticos o n = 3 y l= 2 corresponden a los orbitales 3d de la capa electrónica 3d. a) Sólo I c) Sólo III e) II, III a) 50 a) 45 2 3 3 2 a) [Ar] 4S 3d c) [Ne] 3S 3P e) [Ne] 3S 3P 1 b) [Ar] 3S 3P d) [Ar] 3P CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 2 3 2 2 b) 51 c) 52 d) 53 e) 54 b) 47 c) 49 d) 43 e) 54 (7) Un átomo tiene como número atómico 40 . Hallar los cuatro valores de los números cuánticos para el último electrón. (3) El cobre (29Cu) se usa extensivamente en la industria eléctrica por su alta conductividad eléctrica. Esta se debe a su configuración en su estado fundamental. Escribir su configuración electrónica del cobre. 9 2 (6) Un átomo no excitado de cierto elemento químico tiene un total de 7 electrones en la capa N y su número de masa es 80. ¿Cuál es su número de neutrones? b) sólo II d) I, II 2 1 (5) Un elemento tiene una configuración 5p3 Hallar su número atómico. (2) De los siguientes enunciados ¿cuáles son incorrectos? I. [Ne] 3S 3P , carbono [Ne] 3S 3P , silicio [Ne] 3P , Germanio [Ne] 3S 3P , silicio 3 e) 2 2 2 173 n l m s a) 5 2 +1 1/2 b) 4 2 -1 +1/2 c) 4 3 +1 -1/2 d) 5 2 +2 +1/2 e) 3 2 +3 -3/2 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” (8) Calcular los cuatro números cuánticos del último electrón de la configuración de un átomo cargado (+2) cuyo número de protones es 29 QUÍMICA (12) Indicar las relaciones correctas entre los números cuánticos y las ideas físicas aproximadas relacionadas a cada una de ellas n l m s a) 4 2 +1 1/2 b) 3 2 -1 -1/2 II. c) 3 3 +1 -1/2 III. d) 2 2 +2 +1/2 e) 4 2 +3 -3/2 NUMEROS IDEA FÍSICA CUÁNTICOS APROXIMADA I. Principal (n) 1. Giro al rededor del núcleo 2. Tamaño del nivel (capa) 3. Orientación del subnivel 4. Forma general del subnivel 5. Giro alrededor del eje electrónico Secundario (l) Magnetismo (m) Spin (s) IV. (9) Si n = 2 entonces el juego de valores de l y m son: n l m S IV-1 2 (0,1) 0, ± 1 a) I-2, II-4, III- 3, a) +/-1/2 b) I-2, II-4, III- 3, IV-5 b) 2 (0,2) 0, ± 2 +/-1/2 c) I-2, II-4, III- 5, IV-3 c) 2 (0,1) 0, ± 1, +/-1/2 d) I-2, II-4, III- 1, IV-5 d) 2 (0,2) 0, ± 1 +/-1/2 e) I-1, II-4, III- 3, IV-4 e) 2 (0,1) 0, ± 1, ±2 ±2 CLAVE +/-3/2 (10) El átomo de un elemento “X” tiene tres orbitales “p” desapareados en su quinto nivel, calcular su número atómico. a) 48 b) 49 c) 50 d) 51 1 2 3 d b a 4 5 6 a b a 7 8 9 b b a 10 11 12 d d b e) 52 (11) ¿Qué valor del número cuántico “n” es el que permite solamente orbitales de tipo s, p y d? ENLACE QUÍMICO a) 2 b) 1 c) 4 d) 3 e) 5 (1) Indicar la notación de Lewis para un átomo con 15 protones. •• a) P b) c) • d) CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 174 P e) CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” (2) La notación de Lewis para un elemento que se encuentra en el periodo 3 y presenta como número atómico 17 es: a) b) QUÍMICA (8) ¿Cuántos enlaces sigma existen en :? c) d) a) 5 d) 8 e) b) 6 c) 7 e) 9. (9) ¿Cuántos enlaces sigma y p están presentes en el compuesto:? (3) Mencione correctamente las notaciones de Lewis de cada familia. • I. Alcalino X II. Carbonoides •• x a) 5 ; 1 d) 4 ; 2 III. Halógenos IV. Gases nobles a) Sólo I d) I y IV b) 6 ; 2 (10) Hallar el numero de enlaces b) I y II b) σ en : H −C = N c) II y III e) III y IV a) 1 d) 4 a) CH4 d) H Cl (4) ¿Cuál es la notación Lewis para un elemento que tiene 8 protones? a) c) 6 ; 1 e) 3 ; 3 b) 2 b) NH3 c) 3 e) 5 c) CO e) Ca O c) d) e) (5) ¿Cuál es la notación de Lewis para un elemento del grupo VII. A? a) b) d) c) e) (6) ¿Qué unión no representa un enlace iónico? a) K y O d) Ca y O b) Na y Cl c) O y H e) Li y F (7) Señale el compuesto donde existe enlace iónico CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 175 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” QUÍMICA (11) Indicar una molécula con enlaces puramente covalentes. a) Ca O d) Li2 O b) SO2 c) K2O e) Na2 O (12) Hallar los enlaces O en la molécula de Benceno. a) 6 d) 3 b) 12 e) 9 c) 18 (13) Al enlazarse el magnesio con el azufre. ¿Cuántos electrones gana el azufre y que ión forma el magnesio respectivamente? a) Gana 6e- ; Anión b) Gana 2e- ; Catión c) Gana 2e- ; Anión d) Gana 6e- ; Catión e) Gana 3e- ; CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA Catión 176 CENTRO INFORMÁTICO I. S. T .P. “CARLOS CUETO FERNANDINI” (14) Se tiene 2 átomos que cumplen lo siguiente: Átomo En A 3,5 B 1,5 QUÍMICA TABLA PERIÓDICA (1) ¿Qué grupos de elementos constituyen aquellos de propiedades intermedias denominados semi-metales o metaloides:? Si se combinan A y B, ¿qué tipo de enlace forma la molécula? a) Al, Si, N, Be, Mg b) B, Si , Ge, As, Sb c) Au, Ag, Pb, Cl, Be a) Covalente normal b) Covalente puro c) Covalente apolar d) Covalente polar d) Na, K, Rb, Ca, Ba? (2) ¿Cuál de los siguientes grupos constituyen una tríada de Döbereiner? e) Electrovalente. a) Ca, Sr, Na. (15) ¿Qué alternativa no pertenece a un enlace b) Li, Se, Ba iónico o electrovalente? c) Te, S, Se a) Se produce entre un metal y un no d) S, Ca, K metal (3) ¿Cuál de los siguientes elementos no pertenece a la familia de elementos indicada? b) Existe transferencia de electrones. c) Forma aniones y cationes. a) b) c) d) d) De preferencia se representa entre los grupos IA y IIA e) La EN ∆en ≥ 1,7 Xenon (Xe) Fluor (F) Astato (At) Cerio (ce) e) Rutenio(Ru) (4) ¿Cuál de las siguientes afirmaciones con relación al Cloro (Cl, Z = 17) es incorrecta? CLAVE 1 2 3 4 c e d b 5 6 7 8 e c e c 9 10 11 12 : Gas Noble : Halógenos : Calcógenos : Lantánidos o metales raros. : Metal de transmisión. a b b a 13 14 15 a) El coloro tiene un peso atómico menor que el azufre (s, z = 16). b) El cloro se encuentra en el tercer periodo de la tabla periódica. c) El cloro tiene propiedades químicas parecidas al iodo (y, z =53) d) El cloro es un halógeno b e d CLAVE 1 2 CENTRO DE EXTENSIÓN EDUCATIVA 177 b c 3 4 c a CENTRO INFORMÁTICO