Módulo de Química

TALLER DE QUMICA GENERAL BSICA PARA CIENCIAS DE LA SALUD

UNIDAD 1. GENERALIDADES

1.1. Concepto de Qumica

Es la ciencia que estudia la estructura de la materia, sus propiedades, transformaciones

que ocurren en ella y las leyes y principios que rigen dichas transformaciones.

1.2. Importancia de la Qumica

La qumica es una ciencia que ha influido directamente en el desarrollo de las otras

ciencias, y ha mejorado la calidad de vida de los seres humanos, como por ejemplo en la

medicina, en las industrias de muy diversa naturaleza como la de combustibles, textiles,

plsticos, farmacutica, alimentaria, etc.

Los progresos qumicos en la actualidad son enormes, pero no han concluido, sino que

cada vez se descubren nuevos secretos de la naturaleza.

1.3. Historia de la Qumica

La ciencia qumica surge en el siglo XVII a partir de los estudios de alquimia populares

entre muchos de los cientficos de la poca. Se considera que los principios bsicos de

la qumica se recogen por primera vez en la obra del cientfico britnico Robert

Boyle: The Skeptical Chymist (1661). La qumica como tal comienza sus andares un

siglo ms tarde con los trabajos del francs Antoine Lavoisier y sus descubrimientos del

oxgeno, la ley de conservacin de masa y la refutacin de la teora del flogisto como

teora de la combustin.

1.3.1 La Historia de la Qumica puede dividirse en 4 grandes pocas:

1.- La antigedad, que termina en el siglo III a.C. Se producan algunos metales a partir

de sus minerales (hierro, cobre, estao). Los griegos crean que las sustancias estaba

formada por los cuatros elementos: tierra, aire, agua y fuego. El atomismo postulaba que

la materia estaba formada de tomo, se conocan algunos tintes naturales y en China se

conoca la plvora.

2.- La alquimia, entre los siglos III a.C. y el siglo XVI d.C Se buscaba la piedra filosofal

para transformar metales en oro. Se desarrollaron nuevos productos qumicos y se

utilizaban en la prctica, sobre todo en los pases rabes Aunque los alquimistas

estuvieron equivocados en sus procedimientos para convertir por medios qumicos el

plomo en oro, disearon algunos aparatos para sus pruebas, siendo los primeros en

realizar una "Qumica Experimental".

3.- La transicin, entre los siglos XVI y XVII Se estudiaron los gases para establecer

formas de medicin que fueran ms precisas. El concepto de elemento como una

sustancia que no poda descomponerse en otras. La teora del flogisto para explicar la

combustin.

4.- Los tiempos modernos que se inician en el siglo XVIII cuando adquiere las

caractersticas de una ciencia experimental. Se desarrollan mtodos de medicin

cuidadosos que permiten un mejor conocimiento de algunos fenmenos, como el de la

combustin de la materia.

1.4. Divisin de la Qumica

El conocimiento dentro de la qumica es muy extenso, por lo que ha sido necesario

dividirla en partes especializadas, cada una de las cuales estudia un campo particular. Se

distinguen las siguientes:

1.4.1 Qumica general, que trata de los principios fundamentales relativos a la

constitucin y propiedades de los cuerpos.

1.4.2 Qumica inorgnica, estudia los elementos y sus compuestos con excepcin de la

casi totalidad de los compuestos del carbono. Su objeto es el conocimiento de la materia

no organizada o mineral.

1.4.3 Qumica orgnica, estudia los compuestos del carbono ya sea que procedan de

los seres vivos o sean sintetizados por reacciones qumicas.

1.5. Ciencias que se relacionan con la Qumica

La Qumica se relaciona con otras ciencias como la Fsica, la Biologa, la Bioqumica,

la Farmacologa, la Geologa, la Fisiologa, entre otras, por lo tanto es una ciencia

bsica en algunas profesiones como son la Medicina, la Odontologa, la Ingeniera, la

Agronoma, la Veterinaria, la Jurisprudencia, etc.

ACTIVIDAD 1

REALICE UN MAPA CONCEPTUAL DE LAS GENERALIDADES DE LA

QUMICA

UNIDAD 2. MATERIA Y ENERGA

2.1. Concepto de materia

Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa.

2.2. Concepto de masa y peso

2.2.1 Masa.- es la cantidad de materia que posee un cuerpo.

2.2.2 Peso.- es la medida de la atraccin gravitacional que se ejerce sobre la masa de un

cuerpo.

Peso y masa son dos conceptos y magnitudes fsicas bien diferenciadas, aunque an en

estos momentos, en el habla cotidiana, el trmino "peso" se utiliza a menudo

errneamente como sinnimo de masa. La masa de un cuerpo es una propiedad

intrnseca, es la cantidad de materia, independiente de la intensidad del campo

gravitatorio y de cualquier otro efecto.

El peso de un cuerpo, en cambio, no es una propiedad intrnseca del mismo, ya que

depende de la intensidad del campo gravitatorio en el lugar del espacio ocupado por el

cuerpo.

El clculo del peso de un cuerpo a partir de su masa se puede expresar as:

P = m g

Donde el valor de g es la aceleracin de la gravedad en el lugar en el que se encuentra el

cuerpo.

0As, el peso se expresa en unidades de fuerza del SI, esto es, en newtons (N):

1 N = 1 kg 1 m/s

En el Sistema Tcnico de Unidades, el peso se mide en kilogramo-fuerza (kgf)

o kilopondio (kp), definido como la fuerza ejercida sobre un kilogramo de masa por la

aceleracin en cada libre (g = 9,80665 m/s)4

1 kp = 9,80665 N = 9,80665 kgm/s

2.3. Concepto de cuerpo.

Es una porcin delimitada de materia.

2.4. Concepto de sustancia.

Es la clase de materia de la que est formado un cuerpo y permite diferenciarlo.

2.5. Divisin de la materia.

La materia se puede dividir en fracciones cada vez ms pequeas de la siguiente

manera: de la materia al tomar una porcin de esta, es un cuerpo, si se toma una parte de

este tenemos la partcula, si se divide la partcula hasta obtener la parte ms pequea

que conserva las propiedades del cuerpo se obtienen las molculas, si se dividen estas se

obtienen los tomos, y estos se pueden descomponer en sus partculas subatmicas que

son principalmente los electrones, protones y neutrones.

2.6. Definicin de molcula.

Es la parte ms pequea de un cuerpo que conserva las propiedades del mismo.

Otra definicin: es la unin de dos o ms tomos iguales o diferentes, en una forma y

proporcin definida.

2.6.1. Espacios intermoleculares

Las molculas que forman un cuerpo estn separadas entre s por espacios vacos

llamados espacios intermoleculares.

Los tomos dentro de la molcula tambin dejan espacios vacos entre s que se

denominan espacios interatmicos.

Los espacios intermoleculares son ms amplios en los cuerpos gaseosos, medianos en

los lquidos y muy estrechos en los slidos

2.6.2. Teora cintico molecular

Las molculas de cualquier cuerpo no se encuentran quietas o inmviles sino que estn

en permanente movimiento y chocan entre s y contra las paredes del recipiente que las

contiene (en el caso de gases y lquidos) y que rebotan. Las molculas de los gases

presentan movimientos ms rpidos, en tanto que los lquidos movimientos moderados,

y los slidos tienen movimientos de tipo vibratorio. El choque de las molculas

gaseosas sobre las paredes del recipiente que las contiene, constituye la presin del gas.

2.7. Propiedades de la materia

Las propiedades o caractersticas de la materia, se clasifican en Generales o extrnsecas

y en Especficas o intrnsecas.

2.7.1Propiedades Generales.- son aquellas que son comunes a todos los cuerpos y no

permiten diferenciar una sustancia de otra. Por ejemplo masa, peso, forma, tamao,

extensin, inercia e impenetrabilidad.

2.7.2 Propiedades Especficas.- son aquellas propias de cada tipo de sustancia y sirven

para identificarlas, se clasifican en fsicas y qumicas.

2.7.2.1Propiedades Fsicas.- son aquellas que se manifiestan o pueden ser

comprobadas sin alteracin de la composicin qumica. Por ejemplo: la dureza,

densidad, punto de fusin, punto de ebullicin, color, olor, sabor, etc.

2.7.2.2 Propiedades Qumicas.- son aquellas que se manifiestan con cambio en la

composicin de la materia, es decir indican reactividad. Por ejemplo: la

combustibilidad, la hidrlisis, la neutralizacin, etc.

ACTIVIDAD 2

COMPLETE LA TABLA DE LAS PROPIEDADES DE LA MATERIA

PROPIEDADES

GENERALES

PROPIEDADES

ESPECIFICAS

PROPIEDADESE

FISICAS

PROPIEDADES

QUIMICAS

Masa Densidad Hidrolisis

2.8. Energa

2.8.1. Definicin.- es todo aquello capaz de efectuar un trabajo.

2.8.2. Tipos.- existen dos tipos de energa:

2.8.2.1 Energa potencial.- aquella que se encuentra en reposo o almacenada, dentro

de esta clase se podra incluir a la energa qumica

2.8.2.2 Energa cintica.- aquella que est efectuando el trabajo.

2.8.2.3 Energa de activacin

Es la energa que necesita un sistema antes de poder iniciar un determinado proceso. La

energa de activacin suele utilizarse para denominar la energa mnima necesaria para

que se produzca una reaccin qumica dada. Para que ocurra una reaccin entre dos

molculas, stas deben colisionar en la orientacin correcta y poseer una cantidad de

energa mnima. A medida que las molculas se aproximan, sus nubes de electrones se

repelen. Esto requiere energa (energa de activacin) y proviene del calor del sistema,

es decir de la energa traslacional, vibracional, etctera de cada molcula. Si la energa

es suficiente, se vence la repulsin y las molculas se aproximan lo suficiente para que

se produzca una reordenacin de los enlaces de las molculas.

Un ejemplo particular es el que se da en la combustin de una sustancia. Por s solos el

combustible y el comburente no producen fuego, es necesario un primer aporte de

energa para iniciar la combustin auto sostenida.

2.9.3. Transformacin de una forma de energa en otra.

Existen muchas formas de energa, como la mecnica, lumnica, elica, hidrulica,

calrica, elctrica, nuclear, etc. Estas formas pueden transformarse una en otra, pero no

desaparecer.

2.9.4. Leyes de la energa

2.9.4.1Ley de la conservacin de la energa.- fue enunciada por Antoine Lavoisier:

La energa no se crea ni se destruye, nicamente se transforma.

2.9.4.2 Ley de la conservacin de la materia y energa.- fue enunciada por

Albert Einstein:

La materia se puede convertir en energa y la energa en materia, pero el total de la

masa y la energa del universo es constante..

Esto lo demostr con la ecuacin:

E = mc2

Donde:

E = cantidad de energa (julios); m = cantidad de materia (Kg); c = velocidad de la luz

(300.000

Km/s)

2.9.5 Calor.- Es una forma de energa, su unidad de medida es la calora (cal).

2.9.5.1Calora.- es la cantidad de calor necesario para elevar en 1 grado centgrado la

temperatura de 1 gramo de agua.

2.9.5.2 Calor especfico.- es el nmero de caloras necesarias para elevar en 1 grado

centgrado de temperatura de 1 gramo de sustancia.

2.9.6 Temperatura.- es la medida de la intensidad de calor que tienen los cuerpos. Para

medir la temperatura se utilizan los termmetros, que son instrumentos que se basan en

la dilatacin de lquidos como el mercurio o el alcohol, cuando se incrementa la

temperatura estos ascienden a travs de una columna graduada de seccin uniforme.

Para medir la temperatura se han establecido escalas, las principales son: Celsius o

Centgrada, Kelvin, Fahrenheit y Rankine.

Todas estas escalas tienen 3 puntos de referencia como son el punto de congelacin del

agua, el punto de ebullicin, y el cero absoluto.

ESCALA CERO

ABSOLUTO

P. CONGELA-

CIN AGUA

P. EBULLICIN

AGUA

CELSIUS O

CENTIGRADA

-273 0 100

KELVIN O 273 373

FARENHEIT -460 32 212

RANKINE 0 492 672

Para transformar un valor de una temperatura de una escala en otra se utiliza las

siguientes relaciones matemticas:

C = 5/9 (F-32)

K = C + 273

F = 9/5 C +32

R = F + 460

ACTIVIDAD 3

De acuerdo con las formulas anteriores calcule lo siguiente:

1. 360 C a kelvin

2. 789 F a centgrados

3. 60 C a Fahrenheit

4. 646 F a kelvin

UNIDAD 3. CUERPOS PUROS Y MEZCLAS

3.1. Cuerpo puro.- es aquel que no tiene impurezas y tiene valores fijos en sus

constantes fsicas como el punto de fusin, de ebullicin, etc. Se los llama

qumicamente puros (QP)

3.2. Mezcla.- es la unin de dos o ms cuerpos simples o compuestos que intervienen

en cualquier cantidad, sin que los componentes sufran transformacin de su estructura

molecular.

3.3. Combinacin.- es la unin de dos o ms cuerpos simples o compuestos que

intervienen en cantidades definidas y se produce una transformacin de la estructura

molecular, es decir se producen nuevas sustancias qumicas a partir de las primeras.

3.4. Estados fsicos de la materia.-

Son tres: slido, lquido y gaseoso.

3.4.1. Caractersticas generales de slidos, lquidos y gases

En el estado slido hay predominio de las fuerzas de cohesin sobre la de expansin,

las molculas se encuentran casi unidas, los espacios intermoleculares son pequeos,

por lo que estos cuerpos tienen forma y volumen definido.

En el estado lquido existe equilibrio entre las fuerzas de cohesin y de expansin, las

molculas se han separado un poco, son mviles, por ello carecen de forma y adoptan la

del recipiente que las contiene, el volumen es constante.

En los gases, la fuerza de expansin es mayor que la de cohesin ello determina que los

espacios intermoleculares sean muy amplios, que las molculas tengan movimientos

muy veloces, de ah que estos cuerpos carecen de forma y el volumen es variable.

3.5. Cambios de estado

Los estados fsicos de la materia, pueden cambiar uno en otro cuando varan las

condiciones moleculares por factores como la presin y la temperatura. La presin

permite un acercamiento de las molculas, y la temperatura tiende a separarlas. Los

cambios que pueden darse son:

Fusin.- es el cambio de slido a lquido.

Evaporacin.- es el cambio de lquido a gas.

Licuacin o condensacin.- es el cambio de gas a lquido.

Solidificacin.- es el cambio de lquido a slido.

Sublimacin.- es el cambio de slido a gas.

LIQUIDO

FUSION EVAPORACION

SOLIDIFICACION CONDENSACION

GASEOSO SOLIDO

SUBLIMACION

SUBLIMACION INVERSA

ACTIVIDAD 4

REALICE UN ORGANZADOR GRFICO SOBRE LA UNIDAD 3

UNIDAD 4. ESTRUCTURA DE LA MATERIA

4.1. Elemento qumico

Son los constituyentes elementales de toda la materia y no pueden descomponerse en

sustancias ms simple.

4.1.1. Smbolos de los elementos qumicos

Son letras que representan los nombres de los elementos qumicos, en algunos casos es

una letra mayscula como en el caso del nitrgeno (N), en otros casos son dos letras una

mayscula y otra minscula, como en el aluminio (Al), y los ltimos elementos

descubiertos se los representa con tres letras, una mayscula y dos minsculas como el

Ununseptio (Uus).

Algunos smbolos provienen del nombre latino o griego del elemento, como el sodio

(Na) procede del latn Natrium.

4.1.2. Clasificacin de los elementos

Los elementos qumicos se clasifican en metales y no metales.

Los metales son los elementos que presentan brillo, son buenos conductores del calor y

la electricidad, son electropositivos y con el oxgeno forman xidos bsicos.

Los no metales son elementos que no presentan brillo, no son buenos conductores del

calor y la electricidad, son electronegativos y con el oxgeno forman xidos cidos.

4.2. El tomo

Es la unidad estructural de la materia, que conserva las propiedades del elemento

qumico.

Tambin se lo puede definir como la ltima porcin de un cuerpo simple que conserva

todas las propiedades del mismo.

4.2.1 Los cientficos y el tomo

Ernest Rutherford, cientfico nacido en Nueva Zelandia, demostr en 1911 la existencia

del ncleo atmico, complementando el conocimiento del electrn, descubierto en 1897

por J.J. Thompson. Desde entonces, mltiples experiencias han demostrado que el

ncleo est compuesto por partculas ms pequeas, los protones y neutrones. Y en

1963, Murray Gell-Mann postul que protones y neutrones estn compuestos por

partculas an ms pequeas, a las que llam "quarks".

En aquella poca Thomson haba elaborado un modelo

de tomo consistente en un cierto nmero N de

corpsculos cargados negativamente, acompaados de

una cantidad igual de electricidad positiva distribuida

uniformemente en toda una esfera. Rutherford pone a

prueba este modelo y sugiere el actual modelo de tomo.

"La teora de Thomson est basada en la hiptesis de

que la dispersin debida a un simple choque atmico es

pequea y que la estructura supuesta para el tomo no admite una desviacin muy

grande de una partcula alfa que incida sobre el mismo, a menos que se suponga que el

dimetro de la esfera de electricidad positiva es pequeo en comparacin con el

dimetro de influencia del tomo.

Puesto que las partculas alfa y beta atraviesan el tomo, un estudio riguroso de la

naturaleza de la desviacin debe proporcionar cierta luz sobre la constitucin del tomo,

capaz de producir los efectos observados. En efecto, la dispersin de partculas cargadas

de alta velocidad por los tomos de la materia constituyen uno de los mtodos ms

prometedores de ataque del problema...

En la simulacin de la experiencia de Rutherford, consideramos una muestra de un

determinado material a elegir entre varios y la situamos en el centro de un conjunto de

detectores dispuestos a su alrededor. El blanco es bombardeado por partculas alfa de

cierta energa producidas por un material radioactivo. Se observa que muy pocas

partculas son desviadas un ngulo apreciable, y se producen muy raramente sucesos en

los que la partcula alfa retrocede.

4.2.2 El modelo de Dalton

En 1803 el qumico ingls John Dalton propone una nueva teora sobre la constitucin

de la materia. Segn Dalton toda la materia se poda dividir en dos grandes grupos: los

elementos y los compuestos. Los elementos estaran constituidos por unidades

fundamentales, que en honor a Demcrito, Dalton denomin tomos. Los compuestos

se constituiran de molculas, cuya estructura viene dada por la unin de tomos en

proporciones definidas y constantes. La teora de Dalton segua considerando el hecho

de que los tomos eran partculas indivisibles.

Hacia finales del siglo XIX, se descubri que los tomos no

son indivisibles, pues se componen de varios tipos de

partculas elementales. La primera en ser descubierta fue el

electrn en el ao 1897 por el investigador Sir Joseph

Thomson, quin recibi el Premio Nobel de Fsica en 1906.

Posteriormente, Hantaro Nagaoka (1865-1950) durante sus

trabajos realizados en Tokio, propone su teora segn la cual

los electrones giraran en rbitas alrededor de un cuerpo central cargado positivamente,

al igual que los planetas alrededor del Sol. Hoy da sabemos que la carga positiva del

tomo se concentra en un denso ncleo muy pequeo, en cuyo alrededor giran los

electrones.

4.2.3 El Modelo de Thomson.

Thomson sugiere un modelo atmico que tomaba en cuenta la existencia del electrn,

descubierto por l en 1897. Su modelo era esttico, pues supona que los electrones

estaban en reposo dentro del tomo y que el conjunto era elctricamente neutro. Con

este modelo se podan explicar una gran cantidad de fenmenos atmicos conocidos

hasta la fecha. Posteriormente, el descubrimiento de nuevas partculas y los

experimentos llevado a cabo por Rutherford demostr la inexactitud de tales ideas.

4.2.4 El Modelo de Rutherford.

Basado en los resultados de su trabajo que demostr la existencia del ncleo atmico,

Rutherford sostiene que casi la totalidad de la masa del tomo se concentra en un ncleo

central muy diminuto de carga elctrica positiva. Los electrones giran alrededor del

ncleo describiendo rbitas circulares. Estos poseen una masa muy nfima y tienen

carga elctrica negativa. La carga elctrica del ncleo y de los electrones se neutralizan

entre s, provocando que el tomo sea elctricamente neutro.

El modelo de Rutherford tuvo que ser abandonado, pues el movimiento de los

electrones supona una prdida continua de energa, por lo tanto, el electrn terminara

describiendo rbitas en espiral, precipitndose finalmente hacia el ncleo. Sin embargo,

este modelo sirvi de base para el modelo propuesto por su discpulo Neils Bohr,

marcando el inicio del estudio del ncleo atmico, por lo que a Rutherford se le conoce

como el padre de la era nuclear.

4.2.5 El Modelo de Bohr.

El fsico dans Niels Bohr (Premio Nobel de Fsica 1922), postula que los electrones

giran a grandes velocidades alrededor del ncleo atmico. Los electrones se disponen en

diversas rbitas circulares, las cuales determinan diferentes niveles de energa. El

electrn puede acceder a un nivel de energa superior, para lo cual necesita "absorber"

energa. Para volver a su nivel de energa original es necesario que el electrn emita la

energa absorbida (por ejemplo en forma de radiacin). Este modelo, si bien se ha

perfeccionado con el tiempo, ha servido de base a la moderna fsica nuclear.

4.2.6 Modelo Mecano - Cuntico.

Se inicia con los estudios del fsico francs Luis De Broglie, quin recibi el Premio

Nobel de Fsica en 1929. Segn De Broglie, una partcula con cierta cantidad de

movimiento se comporta como una onda. En tal sentido, el electrn tiene un

comportamiento dual de onda y corpsculo, pues tiene masa y se mueve a velocidades

elevadas. Al comportarse el electrn como una onda, es difcil conocer en forma

El nmero de protones es el nmero atmico y se representa con la letra Z.

El nmero de protones es igual al nmero de electrones cuando el tomo est en estado

neutro.

N representa el nmero de neutrones.

A = N + Z

ACTIVIDAD 5

REALICE UNA TABLA CON LAS DIFERENCIAS DE CADA MODELO

ATMICO

4.2.7. Distribucin electrnica

Los electrones estn distribuidos en los niveles cunticos, que corresponden a las capas

propuestas por Rutherford.

Capas: K L M N O P Q

Niveles: 1 2 3 4 5 6 7

Para la distribucin de los electrones se aplica la siguiente frmula:

2n2 donde n es igual al nivel.

Dentro de los niveles cunticos, hay 4 subniveles designados como: s, p d, d f. Por lo

tanto existen 16 formas de orbitales: s, px, py, pz, d1, d2, d3, d4, d5, f1, f2, f3, f4, f5, f6,

f7.

- El nivel 1 lleva 1 subnivel s

- El nivel 2 lleva 2 subniveles s, p.

- El nivel 3 lleva 3 subniveles s, p d.

- El nivel 4 lleva 4 subniveles s, p, d, f.

- El subnivel s tiene un solo orbital.

- El subnivel p tiene 3 orbitales, px, py, pz.

- El subnivel d tiene 5 orbitales, d1, a f7.

- El subnivel s lleva un mximo de 2 electrones

- El subnivel p lleva un mximo de 6 electrones

- El subnivel d lleva un mximo de 10 electrones

- El subnivel f lleva un mximo de 14 electrones

- Los electrones van agrupados de dos en dos y con spines opuestos.

La ocupacin de los electrones se da en el siguiente orden, dependiendo del nmero de

electrones que tenga el elemento:

1s2 2s

2 2p

6 3s

2 3p

6 4s

2 3d

10 4p

6 5s

2 4d

10 5p

6 6s

2 4f

14 5d

10 6p

6 7s

2 5f

14 6d

10 7p

6 6f

14 7d

10

Ejemplo:

Sn Z=50:

1s2 2s

2 2p

6 3s

2 3p

6 4s

2 3d

10 4p

6 5s

2 4d

10 5p

2

4.2.7.1. Movimiento de los electrones.

Los electrones poseen dos tipos de movimientos:

- De traslacin alrededor del ncleo atmico, trayectoria que no es concntrica, no es

uniforme sino que constantemente se acerca y se aleja del ncleo.

- De rotacin o SPIN, movimiento sobre su propio eje. Existen dos tipos de spin, el

positivo y el negativo.

ACTIVIDAD 6

HACER LA DISTRIBUCIN ELECTRNICA DE LOS SIGUIENTES

ELEMENTOS: CALCIO, BROMO, MERCURIO Y BORO.

4.2.8. Istopos e Isbaros

Los Istopos son tomos de un mismo elemento qumico que tienen el mismo nmero

atmico pero diferente masa atmica y por lo tanto propiedades diferentes.

Ejemplo: el hidrgeno presenta 3 istopos

Protio H 1

Deuterio H 1

Tritio H 1

Los diferentes tomos de un mismo elemento, a pesar de tener el mismo nmero de

protones y electrones (+ y -), pueden diferenciarse en el nmero de neutrones. Puesto

que el nmero atmico es equivalente al nmero de protones en el ncleo, y el nmero

msico es la suma total de protones y neutrones en el ncleo, los istopos del mismo

elemento slo difieren entre ellos en el nmero de neutrones que contienen.

Los elementos, tal como se encuentran en la naturaleza, son una mezcla de istopos. La

masa atmica que aparece en la tabla peridica es el promedio de todas las masas

isotpicas naturales, de ah que mayoritariamente no sean nmeros enteros.

En la notacin cientfica, los istopos se identifican mediante el nombre del elemento

qumico seguido del nmero de nucleones (protones y neutrones) del istopo en

cuestin, por ejemplo hierro-57, uranio-238 y helio-3; en la notacin simblica, el

nmero de nucleones se denota como superndice prefijo del smbolo qumico, en los

casos anteriores: 57Fe, 238U y 3He.

Un tomo no puede tener cualquier cantidad de neutrones. Hay combinaciones

"preferidas" de neutrones y protones, en las cuales las fuerzas que mantienen la

cohesin del ncleo parecen balancearse mejor. Los elementos ligeros tienden a tener

tantos neutrones como protones; los elementos pesados aparentemente necesitan ms

neutrones que protones para mantener la cohesin. Los tomos con algunos neutrones

en exceso o no los suficientes, pueden existir durante algn tiempo, pero son inestables.

Los tomos inestables son radioactivos: sus ncleos cambian o se desintegran

emitiendo radiaciones.

4.2.8.1 Radiactividad

En Febrero de 1896, el fsico francs Henri Becquerel investigando con cuerpos

fluorescentes (entre ellos el Sulfato de Uranio y el Potasio), hall una nueva propiedad

de la materia a la que posteriormente Marie Curie llam "Radiactividad". Se descubre

que ciertos elementos tenan la propiedad de emitir radiaciones semejantes a los rayos X

en forma espontnea. Tal radiacin era penetrante y provena del cristal de Uranio sobre

el cual se investigaba.

Marie y Pierre Curie al proseguir los estudios encontraron fuentes de radiacin natural

bastante ms poderosas que el Uranio original, entre estos el Polonio y el Radio.

La radiactividad del elemento no dependa de la naturaleza fsica o qumica de los

tomos que lo componen, sino que era una propiedad radicada en el interior mismo del

tomo. Hoy en da se conocen ms de 40 elementos radiactivos naturales, que

corresponden a los elementos ms pesados. Por arriba del nmero atmico 83, todos los

ncleos naturales son radiactivos.

Radiactividad artificial.

Al bombardear diversos ncleos atmicos con partculas alfa de gran energa, se pueden

transformar en un ncleo diferente, por lo tanto, se transforma en un elemento que no

existe en la naturaleza. Los esposos Irene Curie y Frdric Joliot, experimentando con

tales procesos descubren la radiactividad artificial, pues se percatan que al bombardear

ciertos ncleos con partculas procedentes de fuentes radiactivas estos se vuelven

radiactivos. Si la energa de las partculas es adecuada, entonces puede penetrar en el

ncleo generando su inestabilidad y por ende, induciendo su desintegracin radiactiva.

Desde el descubrimiento de los primeros elementos radiactivos artificiales, el hombre ha

logrado en el tiempo obtener una gran cantidad de ellos. Es clave en este proceso la

aparicin de los llamados aceleradores de partculas y de los reactores nucleares. Estos

ltimos son fuente importante de neutrones que son utilizados para producir gran

variedad de radioistopos.

4.2.8.2 Consecuencias para la salud de la exposicin a las radiaciones ionizantes

Los efectos de la radiactividad sobre la salud son complejos. Dependen de la dosis

absorbida por el organismo. Como no todas las radiaciones tienen la misma nocividad,

se multiplica cada radiacin absorbida por un coeficiente de ponderacin para tener en

cuenta las diferencias. Esto se llama dosis equivalente, que se mide en sieverts (Sv), ya

que el becquerel, para medir la peligrosidad de un elemento, errneamente considera

idnticos los tres tipos de radiaciones (alfa, beta y gamma). Una radiacin alfa o beta es

relativamente poco peligrosa fuera del cuerpo. En cambio, es extremadamente peligrosa

cuando se inhala. Por otro lado, las radiaciones gamma son siempre dainas, puesto que

se neutralizan con dificultad.

4.2.8.4 Dosis aceptable de irradiacin

Hasta cierto punto, las radiaciones naturales (emitidas por el medio ambiente) son

inofensivas. El promedio de tasa de dosis equivalente medida a nivel del mar es de

0,00012 mSv/h (0,012 mrem/h).

La dosis efectiva (suma de la dosis recibida desde el exterior del cuerpo y desde su

interior) que se considera que empieza a producir efectos en el organismo de forma

detectable es de 100 mSv (10 rem) en un periodo de 1 ao.2

Los mtodos de reduccin de la dosis son: 1) reduccin del tiempo de exposicin, 2)

aumento del blindaje y 3) aumento de la distancia a la fuente radiante.

4.2.8.5 Ley de la radiosensibilidad

La ley de la radiosensibilidad (tambin conocida como ley de Bergoni y Tribondeau,

postulada en 1906) dice que los tejidos y rganos ms sensibles a las radiaciones son los

menos diferenciados y los que exhiben alta actividad reproductiva.

Como ejemplo, tenemos:

Tejidos altamente radiosensibles: epitelio intestinal, rganos reproductivos

(ovarios, testculos), mdula sea, glndula tiroides.

2. Tejidos medianamente radiosensibles: tejido conectivo.

3. Tejidos poco radiosensibles: neuronas, hueso.

4.2.9 Istopos naturales

Uranio 235

U y 238

U

Torio 234

Th y 232

Th

Radio 226

Ra y 228

Ra

Carbono 14

C

Tritio 3H

Radn 222

Rn

Potasio 40

K

Polonio 210

Po

4.2.10 Istopos artificiales

Plutonio 239

Pu y 241

Pu

Curio 242

Cm y 244

Cm

Americio 241

Am

Cesio 134

Cs, 135

Cs y 137

Cs

Yodo 129

I, 131

I y 133

I

Antimonio 125

Sb

Rutenio 106

Ru

Estroncio 90

Sr

Criptn 85

Kr y 89

Kr

Selenio 75

Se

Cobalto 60

Co

4.2.11 Los Isbaros son tomos de diferentes elementos qumicos con el mismo

nmero de masa, pero diferente nmero atmico. Sus propiedades qumicas son

diferentes. Ejemplo:

Ar 18 y Ca 20

4.3. Valencia de los elementos y Nmero de oxidacin

4.3.1 La Valencia, es el nmero de tomos de hidrgeno con los que se puede combinar

o a los que pueden reemplazar un elemento.

El nmero de valencia se da porque los elementos tienen su ltimo nivel de electrones

incompleto, excepto los gases nobles que lo tienen completo. Los elementos se

estabilizan cuando tienen 1 nivel con 2 electrones, y si tienen ms niveles se estabilizan

en su ltimo nivel con 8 electrones. Para lograr ser estables se enlazan con otros

elementos. Si la ltima capa de tiene ms de 4 electrones, presenta una tendencia a

captar electrones, en cambio los que tienen menos de 4 electrones, tienen tendencia a

ceder estos a otros elementos y son por lo tanto electropositivos, los que tienen 4

pueden ser electronegativos o electropositivos.

Entonces lo que origina la valencia es la prdida, ganancia o comparticin de electrones

para completar los electrones en la ltima capa.

Ejemplo: el Oxgeno tiene 6 electrones en su ltimo nivel, por lo tanto tiene valencia -2,

porque puede recibir 2 electrones para completar los 8 electrones en su ltimo nivel.

4.3.2 El nmero de oxidacin

Se denomina nmero de oxidacin a la carga que se le asigna a un tomo cuando los

electrones de enlace se distribuyen segn ciertas reglas un tanto arbitrarias, que son:

1. los electrones compartidos por tomos de idntica electronegatividad se

distribuyen de forma equitativa entre ellos

2. los electrones compartidos por tomos de diferente electronegatividad se le

asigna al ms electronegativo.

Luego de esta distribucin se compara el nmero de electrones con que ha quedado cada

tomo con el nmero que posee el tomo neutro y ese es el nmero de oxidacin. Este

suele escribirse generalmente en la parte superior del smbolo atmico y lleva el sino

escrito.

Por ejemplo: Vamos a determinar el nmero de oxidacin del Cl en Cl2 y en HCl

Los dos electrones de enlace se reparten uno para cada tomo, ya que por tratarse de

tomos del mismo elemento, obviamente tendrn igual valor de electronegatividad.

Cada tomo de Cl queda ahora con 7 electrones de valencia, que son los mismos que

tiene el tomo neutro, lo que determina que su nmero de oxidacin sea 0.

Los dos electrones de enlace se le asignan al Cl por ser el tomo de mayor

electronegatividad, quedando as, con 8 electrones de valencia, uno ms que

los del tomo neutro, por lo que su nmero de oxidacin es 1. El H ha

quedado sin su nico electrn, y su nmero de oxidacin es +1.

Las reglas prcticas son:

1. En las sustancias simples, es decir las formadas por un solo elemento , el nmero de

oxidacin es 0 . (Au0, S2

0,Cl2

0)

2. El oxgeno cuando esta combinado, acta frecuentemente por un solo elemento con -

2, a excepcin de los perxidos en cuyo caso acta con un nmero de oxidacin de uno.

3. el Hidrgeno acta con nmero de oxidacin de +1 cuando esta combinado con un no

metal, por ser stos ms electronegativos y con -1 cuando esta combinado con un metal,

por ser stos ms electropositivos.

4. En los iones monoatmicos, el nmero de oxidacin coincide con la carga del in.(S-

2)

5. La suma de los nmeros de oxidacin es igual a la carga de la especie, es decir que si

se trata de sustancias, la suma ser 0, mientras que si se trata de iones ser igual a la

carga de stos.

Ejemplo:

Para calcular el nmero de oxidacin del S en el Na2SO3, no

podemos recurrir a la tabla peridica, ya que da varios nmeros

para este elemento. Nos basaremos en los elementos que no

tienen opcin, que son el Na: +1 y el O: -2

+1 X -2

Na2SO3

La suma de los nmeros de oxidacin debe ser cero.

(+1) x 2 + X + (-2) x 3 = 0

2 + X - 6 = 0

X = + 4

+1 +4 -2 (NUM DE OXIDA)

Na2 S O3

4.4. Tabla peridica de los elementos qumicos

La tabla peridica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos

elementos qumicos, conforme a sus propiedades y caractersticas; su funcin principal

es establecer un orden especfico agrupando elementos.

Aunque la clasificacin actual de los elementos se hizo a finales del siglo XIX con los

estudios de Mendeleiev y Meyer, los avances de los aos 20 del siglo XX,

especficamente con el modelo atmico probabilstico, mostraron que algunos arreglos

electrnicos de repiten peridicamente. Es decir, que con base en la distribucin

electrnica tambin se organiza la tabla peridica actual.

Los elementos qumicos estn ordenados de acuerdo al nmero atmico, y adems de

acuerdo a la masa atmica.

Al ordenar los elementos de menor a mayor, segn el peso atmico, Mendeleiev fue

muy cuidadoso e insistente en que slo aquellos elementos con propiedades fsicas y

qumicas semejantes podan formar parte de un grupo o familia.

Para poner de manifiesto las propiedades peridicas, Mendeleiev dispuso los elementos

en filas horizontales que llam perodos, de tal manera que los elementos con

propiedades fsicas y qumicas similares quedaran unos debajo de otros y formarn

grupos o familias.

El nmero del perodo representa el nmero de niveles que presentan los elementos, los

grupos tienen caractersticas similares en cuanto al nmero de electrones en su ltimo

nivel.

4.4.1 Electronegatividad

La electronegatividad es la tendencia que tienen los tomos de un elemento a atraer

hacia s los electrones cuando se combinan con tomos de otro elemento. Por tanto es

una propiedad de los tomos enlazados

La determinacin de la electronegatividad se hace conforme a dos escalas:

Escala de Mulliken: Considera la electronegatividad como una propiedad de los

tomos aislados, su valor es:

2

EIAE EN

Donde promedia la afinidad electrnica (AE) (la tendencia de un tomo a adquirir carga

negativa) y los potenciales de ionizacin de sus electrones de valencia Ev (la tendencia

de un tomo a adquirir carga positiva). Las unidades empleadas son el kJ/mol:

Escala de Pauling: Se expresa en unidades arbitrarias: al flor, se le asigna el valor

ms alto, por ser el elemento ms electronegativo, tiene un valor de 4 y al cesio, que es

el menos electronegativo se le asigna el valor de 0,7

La electronegatividad aumenta con el nmero atmico en un perodo y disminuye en un

grupo.

El valor mximo ser el del grupo 17 y el valor nulo es el de los gases nobles

FIG 2 VALORES DE ELCTRONEGATIVIDAD EN LA TABLA PERIODICA

4.4.2 Energa de ionizacin

La primera energa de ionizacin (EI) es la energa necesaria para arrancar el electrn

ms externo de un tomo en estado gaseoso en su estado fundamental

Ca (g) + EI Ca+ (g) + e

-

La segunda energa de ionizacin es la energa necesaria para arrancar el siguiente

electrn del in monopositivo formado:

Ca+ (g) + 2EI Ca

2+ (g) + e

-

La energa de ionizacin disminuye al descender en un grupo ya que la carga nuclear

aumenta y tambin aumenta el nmero de capas electrnicas, por lo que el electrn a

separar que est en el nivel energtico ms externo, sufre menos la atraccin de la carga

nuclear (por estar ms apantallado) y necesita menos energa para ser separado del

tomo

La energa de ionizacin crece al avanzar en un perodo ya que al avanzar en un

perodo, disminuye el tamao atmico y aumenta la carga positiva del ncleo. As, los

electrones al estar atrados cada vez con ms fuerza, cuestan ms arrancarlos.

Excepciones: las anomalas que se observan tienen que ver con la gran estabilidad que

poseen los tomos con orbitales semiocupados u ocupados, debido a que los electrones

son ms difciles de extraer.

Fig3 y 4, la figura 3 indica la variacin de la energa de ionizacin en algunos elementos

y la figura 4 la variacin de la misma en la tabla periodica

4.2.3 AFINIDAD ELECTRONICA

Afinidad electrnica es la energa puesta en juego que acompaa al proceso de adicin

de un electrn a un tomo gaseoso (AE). Los valores de la afinidad electrnica se

consideran, normalmente, para 1 mol de tomos

La mayora de los tomos neutros, al adicionar un electrn, desprenden energa, siendo

los halgenos los que ms desprenden y los alcalinotrreos los que absorben ms

energa

La variacin de la afinidad electrnica es similar a la de la energa de ionizacin, sin

embargo hay algunas excepciones y la afinidad electrnica de algunos elementos se

desconoce

La afinidad electrnica est relacionada con el carcter oxidante de un elemento. Cuanta

mayor energa desprenda un elemento al ganar un electrn, mayor ser su carcter

oxidante. As, los halgenos tienen un elevado carcter oxidante, al contrario de los

alcalinotrreos que carecen de carcter oxidante

Fig. 5 Representacin de la variacin de la afinidad electronica

ACTIVIDAD 7

COMPLETAR LA TABLA:

ELEMENTO VALENCIA NUMERO DE

OXIDACIN

ELECTRONEGATIVIDAD

Br

S

N

Pb

Au

Ge

4.5 ELEMENTOS MAYORES, MENORES Y OLIGOELEMENTOS

El cuerpo humano est compuesto, al menos, por unos 60 elementos qumicos

diferentes, muchos de los cuales se desconoce su finalidad en el organismo. De estos 60,

una docena estn presentes en mayores cantidades. Hoy hablaremos sobre la qumica de

la vida, la composicin qumica de nuestro organismo y conoceremos los 12 elementos

qumicos del cuerpo humano con mayor abundancia.

Composicin qumica del cuerpo humano

Conocer cmo y de qu elementos se compone el cuerpo humano es algo fundamental

para comprender su funcionamiento, sus mecanismos fisiolgicos y la forma en que sus

estructuras interactan. Se estima que un 96% de nuestro organismo se compone por 4

elementos en particular: oxgeno, carbono, hidrgeno y nitrgeno, mayoritariamente en

forma de agua.

El 4% restante se compone por otros pocos elementos y bien podramos decir que el

99% del cuerpo est compuesto por 6 elementos: oxgeno, carbono, hidrgeno,

nitrgeno, calcio, y fsforo.

4.5.1 LOS 12 ELEMENTOS

a. Oxgeno (65%)

Todos sabemos cun importante es el agua para la vida y el 60% del peso del cuerpo se

constituye por agua. El oxgeno (O,8) ocupa el primer lugar de la lista y compone el

65% del organismo.

b. Carbono (18%)

El carbono (C,6) es uno de los elementos ms importantes para la vida. Mediante los

enlaces carbono, que pueden formarse y romperse con una mnima cantidad de energa,

se posibilita la qumica orgnica dinmica que se produce a nivel celular.

c. Hidrgeno (10%)

El hidrgeno (H,1) es el elemento qumico que ms abunda en todo el universo. En

nuestro organismo sucede algo muy similar y junto al oxgeno en forma de agua ocupa

el tercer lugar de esta lista

d. Nitrgeno (3%)

Presente en muchsimas molculas orgnicas, el nitrgeno (N,7) constituye el 3% del

cuerpo humano. Se encuentra, por ejemplo, en los aminocidos que forman las protenas

y en los cidos nuclicos de nuestro ADN.

e. Calcio (1.5%)

De los minerales que componen el organismo, el calcio (Ca,20) es el ms abundante y

es vital para nuestro desarrollo. Se encuentra prcticamente a lo largo de todo el cuerpo,

en los huesos y por ejemplo en los dientes. Adems, son muy importantes en la

regulacin de protenas.

f. Fsforo (1%)

El fsforo (P,15) tambin es muy importante para las estructuras seas del cuerpo en

donde abunda. No obstante, igualmente predominan en las molculas de ATP

proporcionndole energa a las clulas.

g. Potasio (0.25%)

Aunque ocupa apenas el 0.25% de nuestro organismo, el potasio (K,19) es vital para el

funcionamiento del mismo. Ayuda en la regulacin de los latidos del corazn y a la

sealizacin elctrica de los nervios.

h. Azufre (0.25%)

El azufre (S,16) es igual de esencial en la qumica de numerosos organismos. Se

encuentra en los aminocidos y es fundamental para darle forma a las protenas.

i. Sodio (0.15%)

Se trata de otro electrolito vital en lo que refiere a la sealizacin elctrica de los

nervios. El sodio (Na,11) tambin regula la cantidad de agua en el cuerpo, siendo un

elemento igual de esencial para la vida.

j. Cloro (0.15%)

El cloro (CI,17) normalmente se encuentra en el cuerpo humano a modo de ion

negativo, es decir como cloruro. Se trata de un electrolito importante para mantener el

equilibrio normal de lquidos en el organismo.

k. Magnesio (0.05%)

Nuevamente, se encuentra en la estructura sea y de los msculos, siendo muy

importante en ambas. El magnesio (Mg,12), a su vez, es necesario en numerosas

reacciones metablicas esenciales para la vida.

l. Hierro (0.006%)

Aunque el hierro (Fe,26) ocupa el ltimo lugar de la lista, no deja de ser primordial. Es

fundamental en el metabolismo de casi todos los organismos vivos. Se encuentra en la

hemoglobina, es el portador de oxgeno en las clulas rojas de la sangre. Los pulmones

no podran captar el oxgeno y transportarlo a todas las clulas sin la presencia del

hierro. La carencia de ese oligoelemento puede frenar la produccin de glbulos rojos,

ocasionar fatiga y aumentar la sensibilidad a diversas afecciones respiratorias. La carne,

el pescado, el hgado, los riones, el cacao, las espinacas, las habichuelas, el perejil, los

mejillones, las habas, la soja, los frutos secos y el pan son alimentos ricos en hierro.

m. COBRE

Estimula el sistema inmunitario. Podemos obtenerlo en los vegetales verdes, el pescado,

los guisantes, las entejas, el hgado, los moluscos y los crustceos.

n. CROMO

Potencia la accin de la insulina y favorece la entrada de glucosa a las clulas. Su

contenido en los rganos del cuerpo decrece con la edad. Los berros, las algas, las

carnes magras, las hortalizas, las aceitunas y los ctricos (naranjas, limones, toronjas,

etc.), el hgado y los riones son excelentes proveedores de cromo.

o. YODO

Forma parte de las hormonas tiroideas, que influyen fundamentalmente en el

crecimiento y maduracin del organismo, y afecta sobre todo a la piel, el pelo, las uas,

los dientes y los huesos. Las algas, los pescados, los mariscos, lo cereales, la carne

magra, los huevos, la leche, el ajo, la cebolla, el limn, la naranja, la pia, las hortalizas

de hoja verde y los frutos secos con ricos en yodo.

p. MANGANESO

Es necesario para los huesos y juega un papel importante en las funciones

reproductoras. Se puede encontrar en el pan integral, las hortalizas, la carne, la leche y

sus derivados, los crustceos y los frutos secos.

q. SELENIO

Es un potentsimo antioxidante. Adems, garantiza el buen funcionamiento de los

msculos, protege nuestro sistema cardiovascular y puede evitar la aparicin de

cataratas. Est presente en las carnes de ave, vacuno y cerdo, en los cereales integrales,

la levadura de cerveza, el germen de trigo, el

ajo, el limn, la cebolla, las setas, el salmn, las verduras y los mariscos.

r. ZINC

Interviene en el funcionamiento de ciertas hormonas y desempea un importante papel

en el crecimiento, la produccin de insulina, las funciones psicolgicas, la formacin de

espermatozoides y la defensa del sistema inmunitario. Se halla en alimentos como las

ostras, el hgado de pato, la leche, el pan integral, las carnes de vacuno y cerdo, las

legumbres, los pescados, las verduras de hoja verde y las nueces

s. COBALTO

Es un componente esencial de la vitamina B12. Contribuye a reducir la presin arterial

y a dilatar los vasos sanguneos, y favorece la fijacin de la glucosa en los tejidos.

Podemos encontrarlo en las ostras, las legumbres, los cereales integrales, la cscara de

arroz, el ajo, la cebolla, el ssamo y el ginseng.

t. FLOR

Previene la aparicin de caries al mantener el esmalte de los dientes en buenas

condiciones, ayuda a frenar la aparicin de osteoporosis y tiene incidencia en el

crecimiento. E pescado, los mariscos, el te, las verduras, las hortalizas, los cereales

integrales, las legumbres y la cebolla son ricos en flor.

u.LITIO

Acta sobre el sistema nervioso y es til en las afecciones cardiacas. Se encuentra en los

cereales integrales, las legumbres, a patata, el tomate, el nabo, el pimiento, las fresas, las

frambuesas y la soja germinada.

v. NQUEL

Potencia el crecimiento y es recomendable para combatir anemias, y enfermedades

infecciosas, y en general, para estados carenciales y convalecencias. Los moluscos, la

levadura de cerveza, el arroz integral y las legumbres son las principales

suministradores de nquel.

w. SILICIO

Aumenta la elasticidad y resistencia de los huesos, previene la arteriosclerosis, retrasa el

envejecimiento y equilibra el sistema nervioso. Se encuentra en los cereales integrales,

la levadura de cerveza, el maz, la calabaza, la sanda y la cola de caballo.

ACTIVIDAD 8

REALIZA UN MAPA CONCEPTUAL SOBRE LOS ELEMENTOS MAYORES,

MENORES Y OLIGOELEMENTOS.

UNIDAD 5. FORMACIN DE COMPUESTOS

5.1. Frmula qumica

Las frmulas qumicas son combinaciones de los smbolos de los elementos que forman

el compuesto, e indican la relacin en que intervienen los tomos para formar las

sustancias.

Los subndices de una frmula representan la relacin con la cual los tomos se

combinan para formar determinada sustancia.

Ejemplo: Al2 (SO4)3

5.1.1. Clases de frmulas

Existen dos clases fundamentales de frmulas: las condensadas y las desarrolladas.

Las frmulas condensadas, indican la clase tomos y la cantidad en que intervienen en

la molcula. Ejemplo: C6H12O6

Las frmulas desarrolladas explican adems de la clase y cantidad de tomos que

intervienen en la molcula, la forma en que se disponen y unen los tomos.

Ejemplo: D- glucosa

H

C = O

H - C - OH

HO- C - H

H - C OH

H - C - OH

H - C OH

5.2. Enlace qumico

Enlace qumico es la fuerza que mantiene unidos a los tomos entre s, permitiendo

formar molculas simples o complejas

5.2.1. Tipos de enlace

Los tomos pueden unirse mediante 3 tipos de enlace:

1. Inico o electrovalente

2. Covalente

3. Metlico

4. Puente de hidrogeno

Enlace inico.- es el enlace que se produce por atraccin electrosttica entre dos iones.

Los iones son tomos o grupos de tomos que presentan carga elctrica, debido a que

han perdido electrones (tienen carga positiva y se llaman cationes) o han ganado

electrones (tienen carga negativa y se llaman aniones).

Ejemplo:

Na+ + Cl- NaCl

En este caso el sodio que tiene 1 electrn en el tercer nivel, cede este electrn al cloro

que tiene 7 electrones en su tercer nivel, quedando los dos tomos con 8 electrones en

su ltimo nivel, adquiriendo estabilidad.

Enlace covalente.- es el enlace que se produce cuando dos tomos comparten

electrones para estabilizar su ltimo nivel.

Ejemplo:

H + H H2

Cada tomo de hidrgeno tiene un electrn en su nico nivel, al unirse al otro tomo de

hidrgeno comparten su electrn y logran estabilizar su nivel con 2 electrones,

adquiriendo estabilidad.

Enlace metlico.- se unen tomos metlicos con una red rgida de elementos positivos

que estn dentro de una nube de electrones libres. Los electrones libres empujan a los

ncleos de los metales impidiendo que se acerquen y se repelan entre s. Esto permite

explicar algunas de las propiedades de los metales:

Conducen la corriente elctrica.

Pueden estirarse en hilos o en planchas.

Se funden a altas temperaturas, porque el enlace es fuerte.

UNIDAD 6. FUNCIONES DE LA QUMICA INORGNICA

La Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada (IUPAC) ha establecido normas

para nombrar y escribir tanto los compuestos orgnicos, como los inorgnicos. En la

actualidad se manejan tres tipos de nomenclatura: la establecida por la IUPAC llamada

funcional o sistemtica; la Stock, en honor del qumico alemn Alfred Stock, que ha

tenido gran aceptacin por su sencillez, y la nomenclatura tradicional, la cual todava se

usa, aunque en algunas funciones cada vez menos. Las nomenclaturas, sistemtica y

Stock conforman un tipo de nomenclatura moderna y est orientada a dar, a los

compuestos, nombres ms acordes con la frmula de la sustancia.

Para escribir la frmula de los xidos, cidos y sales se recomienda poner los smbolos

de los elementos que los componen en orden, segn su electronegatividad: al menos

electronegativo a la izquierda y el ms electronegativo a la derecha. Ejemplo: CaSO4,

BaO. Otro criterio es escribir a la izquierda el in positivo o catin y a la derecha el

anin o in negativo. Ejemplo NaCl.

6.1. xidos cidos (Anhdridos)

Conocidos tambin como xidos no metlicos y en la nomenclatura tradicional como

Anhdridos. Estn constituidos por el oxgeno y un elemento no metlico.

El oxgeno acta con valencia -2

ACTIVIDAD 9

FORMA 5 ANHIDRIDOS Y COLOCA SU NOMBRE EN LAS TRES

NOMENCLATURAS

N. Tradicional N. Stock N. Sistemtica

SO2 Anhdrido sulfuroso xido de azufre

(IV)

Dixido de dicloro

SO3 Anhdrido sulfrico xido de azufre

(VI)

Trixido de dicloro

Cl2O7 Anhdrido

peroclrico

xido de cloro

(VII)

Heptoxido de

dicloro

Cl2O5 Anhdrido clrico xido de cloro (V) Pentxido de

dicloro

Cl2O3 Anhdrido cloroso xido de cloro (III) Trixido de dicloro

Cl2O Anhdrido

hipocloroso

xido de cloro (I) Monxido de

dicloro

6.2. xidos metlicos

Conocidos tambin como xidos bsicos. Resultan de la unin entre un metal yoxgeno.

ACTIVIDAD 10

FORMA 5 XIDOS Y COLOCA SU NOMBRE EN LAS TRES

NOMENCLATURAS

6.2.1 Perxidos

Son combinaciones binarias del oxgeno generalmente con un metal, son derivados de

los xidos que contiene el agrupamiento O-O- . Para la formacin de un perxido se

escribe el smbolo del metal con subndice 2 seguido del grupo peroxo (O2), que tiene

valencia 2 entre parntesis con la valencia del metal como subndice.

Para nombrarlos segn la nomenclatura tradicional se emplea los sufijos oso e ico para

diferenciar los distintos perxidos que puede formar un elemento, cuando el metal acta

con una nica valencia se utiliza el sufijo ico.


Na2O xido de sodio xido de sodio (I) Monxido de

disodio

Fe O xido ferroso xido de hierro (II) Monxido de hierro

Fe2O3 xido frrico xido de hierro(III) Trixido de

dihierro

Ca2(O2)2 Perxido clcico simplificando Ca (O2) colocado entre parntesis para

indicar que es un perxido y evitar la confusin con el oxido.

En la nomenclatura de stock los distintos perxidos que puede formar un metal se

diferencian indicando con un nmero romano entre parntesis la valencia con la que

acuta el metal en ese perxido , si un elemento actua con su nica valencia este nmero

se omite.

Perxido de platino (IV), Pt(O2)2, ntese que las valencias se encuentran simplificadas.

En la nomenclatura sistemtica se utiliza prefijos numricos que indican el nmero de

tomos de cada elemento que hay en la frmula, el subndice del grupo peroxo no se

lee, sino el que aparece a continuacin del parntesis.

Monoperxido de dipotasio------- K2(O2)

Diperxido de mono plomo------- Pb(O2)2

ACTIVIDAD 11

FORMA 5 PEROXIDOS Y COLOCA SU NOMBRE EN LAS TRES

NOMENCLATURAS

6.3. Hidrxidos

Los hidrxidos metlicos, bases o lcalis resultan de la hidratacin de los xidos

bsicos.

El grupo funcional es el grupo hidroxilo (-OH).

Ejemplos:

K2O + H2O 2KOH


Hidrxido de potasio Hidrxido de potasio (I) Monohidrxido de potasio

ACTIVIDAD 12

FORMA 5 HIDROXIDOS Y COLOCA SU NOMBRE EN LAS TRES

NOMENCLATURAS

6.4. Hidruros metlicos

Los Hidruros metlicos son compuestos binarios hidrogenados, no oxigenados, que se

forman por la unin de los metales con el hidrgeno.

Para la frmula se escribe primero el metal y luego el Hidrgeno con el subndice de

acuerdo a la valencia del metal.

Ejemplo:


LiH Hidruro de litio Hidruro de litio (I) Monohidruro de litio

ACTIVIDAD 13

FORMA 5 HIDRUROS METLICOS Y COLOCA SU NOMBRE EN LAS TRES

NOMENCLATURAS

6.5. cidos hidrcidos

Son compuestos binarios, que se forman por la combinacin de los no metales de las

familias.

VII A y VI A con el Hidrgeno.

El radical ciano (CN-) monovalente tambin forma cido. El Hidrgeno tiene nmero

de valencia +1.

Ejemplo:


LiAlH4 Hidruro doble de

litio y aluminio

Hidruro de litio (I)

y aluminio (III)

Tetrahidruro de

litio y aluminio

NOTA: En este caso es opcional escribir la valencia del hidrgeno.


HCl cido clorhdrico Cloruro de

hidrgeno (I)

Cloruro de

hidrgeno

H2 S cido sulfhdrico Sulfuro de

hidrgeno (I)

Sulfuro de

dihidrgeno

6.6. Compuestos especiales

Se forman por la combinacin de los no metales de las familias VA y IV A con el

hidrgeno.

Se escribe primero el no metal y luego el Hidrgeno.

NH3 Amonaco

PH3 Fosfamina

AsH3 Arsenamina

SbH3 Estibamina

CH4 Metano

SiH4 Silano

GeH4 Germano

ACTIVIDAD 14

FORMA TODOS LOS ACIDOS HIDRACIDOS Y LOS COMPUESTOS

ESPECIALES, COLOCA SU NOMBRE EN LAS TRES NOMENCLATURAS

6.7. Sales binarias

Llamadas tambin sales halgenas, son compuestos binarios que se forman por la

neutralizacin total de los hidrgenos de un cido hidrcido por los oxidrilos de un

hidrxido.

N. Tradicional N. Stock N.

Sistemtica

HCl + Na OH NaCl + H2O Cloruro de sodio Cloruro de sodio (I)

Monocloruro de sodio

H2S + Fe (OH)2 Fe S + H2O Sulfuro ferroso Sulfuro de hierro (II)

Monosulfuro de hierro

ACTIVIDAD 15

FORMA 5 SALES BINARIAS Y COLOCA SU NOMBRE EN LAS TRES

NOMENCLATURAS

6.8. cidos oxcidos

Los cidos oxcidos son compuestos oxigenados e hidrogenados terciarios, que resultan

de la combinacin de un xido cido con el agua.

N. Tradicional N. Stock N.

Sistemtica

Cl2O + H2O HClO cido hipocloroso; cido monoxocloroso; (I) Monoxocloroso

de hidrgeno

En el caso de los cidos oxcidos, se sigue utilizando con mayor frecuencia la

nomenclatura tradicional.

6.8.1 Casos especiales de hidratacin del P, As y Sb. Los xidos cidos de la familias

VA, pueden formar cidos oxcidos aadiendo 1,2 o 3 molculas de agua.

P2O3 + 1H2O HPO2 cido metafosforoso

P2O3 + 2H2O H4P2O5 cido pirofosforoso

P2O3 + 3H2O H3PO3 cido ortofosforoso

P2O5 + 1H2O HPO3 cido metafosfrico

P2O5 + 2H2O H4P2O7 cido pirofosfrico

P2O5 + 3H2O H3PO4 cido ortofosfrico

Lo mismo con el As y Sb con valencia +3 y +5

ACTIVIDAD 16

FORMA TODOS LOS CIDOS OXACIDOS Y COLOCA SU NOMBRE

6.8.2 cidos oxcidos especiales con metales.

Existen ciertos metales como son el Cromo con valencia +6, el Manganeso con valencia

+6 y +7 y Vanadio con valencia +5 que se comportan como xidos cidos que al

reaccionar con el agua forman cidos oxcidos. Ejemplos:

MnO3 + H2O H2MnO4 cido mangnico

Mn2O7 + H2O HMnO4 cido permangnico

CrO3 + H2O H2CrO4 cido crmico

2CrO3 + H2O H2Cr2O7 cido dicrmico

V2O5 + 3H2O H3VO4 cido ortovandico o vandico

6.9. Oxisales Neutras

Son compuestos que resultan de la neutralizacin entre un cido oxcido y un

hidrxido.

Para la formulacin directa se intercambian valencias entre el radical del cido y la

valencia del metal.

Para nombrarlos se cambia la terminacin del cido: -oso por ito ; -ico por ato.

Ejemplo:

HClO2 + NaOH NaClO2 + H2O Clorito de sodio

H2SO4 + Ca (OH)2 CaSO4 + 2H2O Sulfato de calcio

CIDO OXOCIDO + HIDRXIDO --> SAL NEUTRA + AGUA

Fig.6 Cuadro de las funciones qumicas

ACTIVIDAD 17

FORMA 5 SALES OXISALES NEUTRAS Y COLOCA SU NOMBRE

6.10 Sales cidas

Las sales cidas provienen de la sustitucin parcial de los iones hidrgenos de un cido

oxocido por cationes. Para nombrar las sales cidas, la IUPAC propone que se

designen anteponiendo al nombre del anin de la sal neutra correspondiente la palabra

hidrgeno, indicando con los prefijos mono (se omite), di, tri, etc., el nmero de tomos

de hidrgenos presentes en la sal. La palabra hidrgeno suele unirse directamente al

anin. Cuando se han sustitudo la mitad de los hidrgenos, a veces se utiliza el prefijo

bi. Ejemplo

Fe(HSO4)2 Sulfato cido ferroso

ACTIVIDAD 17

FORMA 5 SALES OXISALES CIDAS Y COLOCA SU NOMBRE

6.11. Sales Bsicas

Se originan cuando en una reaccin de neutralizacin hay un exceso de hidrxido

respecto del cido. Son compuestos que poseen algn grupo OH-.

Se nombran como las sales neutras, anteponiendo al nombre del anin el trmino

hidroxi precedido de uno de estos prefijos: mono (se omite), di, tri, etc., que indica el

nmero de grupos OH- que posee la frmula.

Se nombran tambin citando, en orden alfabtico, el nombre del anin y el trmino

hidrxido unidos por un guin. La palabra hidrxido lleva antepuesto un prefijo

numeral (di, tri, etc.), que indica el nmero de ellos presentes en la frmula.

Se pueden, tambin, nombrar como las sales neutras, pero intercalando la palabra bsico

precedida del prefijo mono (se omite), di, tri, etc., segn el nmero de grupos OH-

presentes en la frmula:

Mg(OH)NO3 Nitrato bsico de magnesio

ACTIVIDAD 19

FORMA 5 SALES OXISALES BASICAS Y COLOCA SU NOMBRE

6.12 Sales Dobles y Triples

Se originan al sustituir los iones hidrgeno de un cido por ms de un catin. Se

nombran igual que las sales neutras colocando inmediatamente despus del nombre del

anin y entre parntesis la palabra doble, triple, etc., segn el nmero de cationes

distintos (metales) y colocando al final el nombre de los mismos en orden alfabtico,

con prefijos numerales (di, tri, etc.) antepuestos a los nombres de los cationes que tienen

subndices (2, 3, etc.) en la frmula. En sta, se escriben, en primer lugar, los cationes

en orden alfabtico

CaNa2(SO4)2 Sulfato doble de calcio y disodio

ACTIVIDAD 20

FORMA 5 SALES OXISALES DOBLES Y 5 TRIPLES, COLOCA SU NOMBRE

UNIDAD 7. REACCIONES QUMICAS

7.1. Reacciones qumicas

Una reaccin qumica, cambio qumico o fenmeno qumico, es todo proceso

termodinmico en el cual una o ms sustancias (llamadas reactivos), por efecto de un

factor energtico, se transforman en otras sustancias llamadas productos. Esas

sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un ejemplo de reaccin qumica es la

formacin de xido de hierro producida al reaccionar el oxgeno del aire con el hierro.

A la representacin simblica de las reacciones se les llama ecuaciones qumicas.

7.2. Ecuaciones qumicas

Una ecuacin qumica es una representacin escrita de una reaccin qumica. Se basa en

el uso de smbolos qumicos que identifican a los tomos que intervienen y como se

encuentran agrupados antes y despus de la reaccin. Cada grupo de tomos se

encuentra separado por smbolos (+) y representa a las molculas que participan, cuenta

adems con una serie de nmeros que indican la cantidad de tomos de cada tipo que las

forman y la cantidad de molculas que intervienen, y con una flecha que indica la

situacin inicial y la final de la reaccin. As por ejemplo en la reaccin:

Tenemos los grupos de tomos (molculas) siguientes:

a) O2

b) H2

c) H2O

7.2.1 Lectura de una ecuacin qumica

Dado que una ecuacin qumica es una representacin simplificada o mnima de una

reaccin qumica es importante considerar todos los datos representados, perder de vista

a alguno significa no entender realmente la situacin representada. Los smbolos y

subndices representan a las especies qumicas que participan, y los coeficientes

representan al nmero de molculas de cada tipo que se encuentran participando de la

reaccin.

Finalmente la flecha indica cual es el sentido predominante en el cual la reaccin

qumica progresa. As en el ejemplo anterior vemos que CH4 y O2 se encuentran en la

situacin "antes de", es decir del lado de los reactivos y H2O y CO2 se encuentran en la

situacin de "despus de", es decir del lado de los productos. La ecuacin completa

debera leerse as:

Una molcula de metano (CH4) reacciona qumicamente con dos molculas de

Oxgeno diatmico (O2) para formar una molcula de dixido de carbono (CO2) y dos

molculas de agua (2H2O)

7.3. Clases de reacciones

Los tipos de reacciones comunes a la qumica orgnica e inorgnica son: cido-base

(neutralizacin), combustin, solubilizacin, reacciones rdox y precipitacin.

Desde un punto de vista de la fsica se pueden postular dos grandes modelos para las

reacciones qumicas: reacciones cido-base (sin cambios en los estados de oxidacin) y

reacciones rdox (con cambios en los estados de oxidacin). Sin embargo, podemos

clasificarlas de acuerdo al tipo de productos que resulta de la reaccin. En esta

clasificacin entran las reacciones de sntesis (combinacin), descomposicin, de

sustitucin simple, de sustitucin doble:

NOMBRE DESCRIPCION REPRESENTACIN EJEMPLO

Reaccin de

sntesis

Elementos o

compuestos

sencillos que se

unen para formar

un compuesto

ms complejo.

La siguiente es la

forma general

que presentan

este tipo de

reacciones:

A+B AB

Donde A y B

representan cualquier

sustancia qumica.

Un ejemplo de este

tipo de reaccin es la

sntesis del cloruro de

sodio:

2Na(s) +

Cl2(g)

2NaCl(s)

Reaccin de

descomposicin

Un compuesto se

fragmenta en

elementos o

compuestos ms

sencillos. En este

tipo de reaccin

un solo reactivo

se convierte en

zonas o

productos.

AB A+B

Donde A y B


sustancia qumica.

Un ejemplo de este

tipo de reaccin es la

descomposicin del

agua

2H2O(l)

2H2(g) +

O2(g)

Reaccin de

desplazamiento

o simple

sustitucin

Un elemento

reemplaza a otro

en un compuesto

A + BC AC + B Donde A, B y C


sustancia qumica.

Un ejemplo de este

tipo de reaccin se

evidencia cuando el

hierro(Fe) desplaza al

cobre(Cu) en el sulfato

de cobre (CuSO4)

Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu

Reaccin de

doble

desplazamiento

Los iones en un

compuesto

cambian lugares

AB + CD AD + BC

Donde A, B, C y D


NaOH + HCl

NaCl +

H2O

o doble

sustitucin

con los iones de

otro compuesto

para formar dos

sustancias

diferentes.

sustancia qumica.

7.3.1 REACCIONES ENDERGNICAS, EXERGNICAS Y CATALIZADORES

a. Exergnicas (con liberacin de energa)

b. Endergnicas (con consumo de energa) que en su conjunto constituyen el

metabolismo celular:

Las reacciones endergnicas se manifiestan durante los procesos anablicos; de

manera que, requieren que se le aada energa a los reactivos (sustratos o combustibles

metablicos), i.e., se le suma energa (contiene ms energa libre que los reactivos).

Por otro lado, durante las reacciones exergnicas se libera energa como resultado de

los procesos qumicos (el catabolismo de macromolculas). La energa libre se

encuentra en un estado organizado, disponible para trabajo biolgico til.

Las reacciones endergnicas se llevan a cabo con la energa liberada por las reacciones

exergnicas. Las reacciones exergnicas pueden estar acopladas con reacciones

endergnicas. Reacciones de oxidacin - reduccin (redox) son ejemplos de reacciones

exergnicas y endergnicas acopladas.

Por su parte, un inhibidor, lo que hace es aumentar la energa de activacin, haciendo,

de esa manera, que la velocidad de la reaccin disminuya.

La catlisis enzimtica presenta dos caractersticas diferenciadoras:

1.- Su eficacia es muy superior a cualquier otro tipo de catalizadores artificiales

utilizados hasta la fecha.

2.- Son muy especficos, cada enzima, por lo general, slo cataliza una reaccin muy

concreta.

En la catlisis enzimtica, el reactivo o sustrato encaja perfectamente en un punto

especfico de la molcula del enzima, mantenindose en esta posicin por fuerzas

intermoleculares. Despus de esta adsorcin, la configuracin de la enzima puede

debilitar el enlace clave del sustrato aumentando as la velocidad de la reaccin.

7.4. Relaciones estequiomtricas

Una reaccin qumica se produce cuando hay una modificacin en la identidad qumica

de las sustancias intervinientes; esto significa que no es posible identificar a las mismas

sustancias antes y despus de producirse la reaccin qumica, los reactivos se consumen

para dar lugar a los productos.

A escala microscpica una reaccin qumica se produce por la colisin de las partculas

que intervienen ya sean molculas, tomos o iones, aunque puede producirse tambin

por el choque de algunos tomos o molculas con otros tipos de partculas, tales como

electrones o fotones.

Este choque provoca que las uniones que existan previamente entre los tomos se

rompan y se facilite que se formen nuevas uniones. Es decir que, a escala atmica, es un

reordenamiento de los enlaces entre los tomos que intervienen. Este reordenamiento se

produce por desplazamientos de electrones: unos enlaces se rompen y otros se forman,

sin embargo los tomos implicados no desaparecen, ni se crean nuevos tomos. Esto es

lo que se conoce como ley de conservacin de la masa, e implica los dos principios

siguientes:

1. El nmero total de tomos antes y despus de la reaccin qumica no cambia.

2. El nmero de tomos de cada tipo es igual antes y despus de la reaccin.

En el transcurso de las reacciones qumicas las partculas subatmicas tampoco

desaparecen, el nmero total de protones, neutrones y electrones permanece constante.

Y como los protones tienen carga positiva y los electrones tienen carga negativa, la

suma total de cargas no se modifica. Esto es especialmente importante tenerlo en cuenta

para el caso de los electrones, ya que es posible que durante el transcurso de una

reaccin qumica salten de un tomo a otro o de una molcula a otra, pero el nmero

total de electrones permanece constante. Esto que es una consecuencia natural de la ley

de conservacin de la masa se denomina ley de conservacin de la carga e implica que:

La suma total de cargas antes y despus de la reaccin qumica permanece constante.

Las relaciones entre las cantidades de reactivos consumidos y productos formados

dependen directamente de estas leyes de conservacin, y por lo tanto pueden ser

determinadas por una ecuacin (igualdad matemtica) que las describa. A esta igualdad

se le llama ecuacin estequiomtrica.

7.4.1 Mezcla, proporciones y condiciones estequiomtricas

Cuando los reactivos de una reaccin estn en cantidades proporcionales a sus

coeficientes estequiomtricos se dice:

1. La mezcla es estequiomtrica;

2. Los reactivos estn en proporciones estequiomtricas;

3. La reaccin tiene lugar en condiciones estequiomtricas;

Las tres expresiones tienen el mismo significado.

En estas condiciones, si la reaccin es completa, todos los reactivos se consumirn

dando las cantidades estequiomtricas de productos correspondientes.

Si no en esta forma, existir el reactivo limitante que es el que est en menor proporcin

y que con base en l se trabajan todos los clculos.

Ejemplo:

Qu cantidad de oxgeno es necesaria para reaccionar con 100 gramos de carbono

produciendo dixido de carbono?

Masa atmica del oxgeno = 15,9994.

Masa atmica del carbono = 12,0107.

7.4.2 Clculos estequiomtricos

Los clculos estequiomtricos se basan en las relaciones fijas de combinacin que hay

entre las sustancias en las reacciones qumicas balanceadas. Estas relaciones estn

indicadas por los subndices numricos que aparecen en las frmulas y por los

coeficientes. Este tipo de clculos es muy importante y se utilizan de manera rutinaria

en el anlisis qumico y durante la produccin de las sustancias qumicas en la industria.

Los clculos estequiomtricos requieren una unidad qumica que relacione las masas de

los reactantes con las masas de los productos.

Esta unidad qumica es el mol.

ACTIVIDAD 21

ENCONTRAR CUNTOS MOLES DE AZUFRE SE NECESTAN PARA

PRODUCIR 500 GRAMOS DE CIDO SULFRICO.

7.5. Balanceo de ecuaciones redox

7.5.1 Balance de materia

Se dice que una ecuacin qumica se encuentra ajustada, equilibrada o balanceada

cuando respeta la ley de conservacin de la materia, segn la cual la cantidad de tomos

de cada elemento debe ser igual del lado de los reactivos (antes de la flecha) y en lado

de los productos de la reaccin (despus de la flecha).

Para balancear una ecuacin, se deben ajustar los coeficientes, y no los subndices. Esto

es as porque cada tipo de molcula tiene siempre la misma composicin, es decir se

encuentra siempre formada por la misma cantidad de tomos, si modificamos los

subndices estamos nombrando a sustancias diferentes:

H2O es agua comn y corriente, pero H2O2 es perxido de hidrgeno una sustancia

qumica totalmente diferente. Al modificar los coeficientes slo estamos diciendo que

ponemos ms o menos de tal o cual sustancia.

Por ejemplo, en la reaccin de combustin de metano (CH4), ste se combina con

oxgeno molecular (O2) del aire para formar dixido de carbono (CO2) y agua. (H2O).

La reaccin sin ajustar ser:

En esta ecuacin, las incgnitas son a, b, c y d, que son los denominados coeficientes

estequiomtricos. Para calcularlos, debe tenerse en cuenta la ley de conservacin de la

materia, por lo que la suma de los tomos de cada elemento debe ser igual en los

reactivos y en los productos de la reaccin. Existen tres mtodos principales para

balancear una ecuacin estequiomtrica, que son, el mtodo de tanteo, el mtodo

algebraico y el mtodo de ion-electrn para ecuaciones de tipo redox.

7.5.2. Mtodos para balancear ecuaciones qumicas Se conocen varios mtodos para

balancear ecuaciones; entre los ms comunes tenemos: tanteo y xido reduccin

(Redox).

7.5.2.1. Mtodo de tanteo

De acuerdo con el diccionario enciclopdico Larousse; la palabra tanteo significa

ensayar, prueba o calcular aproximadamente. Precisamente, esto es lo que vamos a

poner en prctica en este mtodo de balanceo de ecuaciones qumicas.

El mtodo de tanteo generalmente se utiliza para balancear reacciones sencillas, donde

el nmero de reactantes y productos es pequeo y fcil de manejar.

Si observas cuidadosamente una ecuacin qumica no balanceada, como la que se

presenta a continuacin, encontrars que a ninguna de las molculas o tomos le

antecede un coeficiente

__PbCl2 + __Li2SO4 -------------------- __LiCl + __PbSO4

Este dato, el valor del coeficiente, es el que debes encontrar durante el balanceo de la

ecuacin.

Para efectuar el proceso se sugieren los siguientes pasos:

a) Identifica los tomos que estn participando en la reaccin.

b) Los nmeros que aparecen como subndice al lado de cada tomo, te dicen cuntos de

ellos estn participando en la reaccin. S el tomo no tiene subndice, se sobreentiende

que es 1; ste ser tu punto de partida.

d) Compara el nmero de tomos en cada extremo de la reaccin y trata de igualarlos.

e) Inicia el balanceo con los tomos que sean diferentes al hidrgeno y al oxgeno.

f) Despus balancea los tomos de hidrgeno.

g) Posteriormente, balancea los tomos de oxgeno.

h) Finalmente, compara la cantidad de tomos que estn presentes al lado de reactantes

y productos.

Nota: Para balancear una ecuacin, deben modificarse los coeficientes, NO los

subndices.

ACTIVIDAD 21

IGUALE LAS SIGUIENTES ECUACIONES

H2SO4+ Bi(OH)3------------- Bi2(SO4)3 + H2O

Na2CO3 + Fe(NO3)3+ H2O--------------HNO3 + NaNO3 + FeCO3(OH)

7.5.2.2. Mtodo de xido-reduccin

Antes de iniciar con la aplicacin de este mtodo de balanceo de ecuaciones, es

importante aclarar algunos conceptos.

Antiguamente, el trmino oxidacin se refera a las reacciones en donde una sustancia

reaccionaba con el oxgeno del aire o bien, con el oxgeno que tena alguna otra

sustancia. El trmino oxidado se aplicaba a la sustancia que ganaba el oxgeno; el

trmino reducido se aplicaba a la sustancia que haba perdido el oxgeno.

Por ejemplo, en la siguiente reaccin observamos que tres tomos de oxgeno son

transferidos al monxido de carbono. De acuerdo a lo visto en el prrafo anterior, el

monxido de carbono se oxid mientras que el xido de fierro se redujo.

Fe2O3+ 3CO ------------------- 2Fe + 3CO2

Pierde oxgeno + Gana oxgeno Se reduce + Se oxida

Actualmente, los trminos oxidado y reducido se definen en funcin de la transferencia

de electrones que se da entre las sustancias que reaccionan. En esta transferencia, unas

perdern electrones mientras que otras los ganan.

Para saber quin gana o pierde electrones en una reaccin, compara el nmero de

valencias que tiene cada una de las sustancias que se encuentran participando como

reactivos, con las valencias que presentan una vez que se han convertido en productos.

El siguiente recuadro, te servir como referencia para hacer dicha comparacin.

Ganancia de electrones

OXIDACIN (Hacia la derecha)

-7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0 +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7

REDUCCIN (Hacia la izquierda)

Prdida de electrones

El trmino oxidado se utiliza para referirse a la sustancia que pierde electrones en una

reaccin qumica, o bien, aumenta su nmero de oxidacin. El trmino reducido, se

aplica a la sustancia que gana dichos electrones, o bien, reduce su nmero de oxidacin.

a) Balanceo de ecuaciones qumicas por el mtodo rdox

Primero se balancear una ecuacin qumica molecular (no participan especies inicas).

Balancear por el mtodo redox:

K2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4 . Fe2(SO4)3 + CrSO4 + K2SO4

Determinar los nmeros de oxidacin de los elementos involucrados en la reaccin y

tener en cuenta slo aquellos cuyo nmero de oxidacin cambia.

Determinar qu elemento se oxida y cul se reduce y cuntos electrones se cedieron y

ganaron por molcula del compuesto.

El Cr se reduce porque su nmero de oxidacin disminuye de +6 a +2. Gana 4 e-/

tomo, es decir 8 e-/molcula (ntese el subndice 2)

El Fe se oxida porque su nmero de oxidacin aumenta de +2 a +3.

Pierde 1 e-/ tomo, es decir 1 e-/molcula

Igualar el nmero de electrones ganados y perdidos. Los electrones por molcula del

agente oxidante se colocan como coeficiente del agente reductor y viceversa.

Cuando el coeficiente es 1 no se coloca en la ecuacin.

Continuar el balance por tanteo. Tener en cuenta el siguiente orden:

(1) Elementos que varan su estado de oxidacin,

(2) Metales,

(3) No metales,

(4) Hidrgeno y oxgeno.

ACTIVIDAD 22

IGUALE LAS SIGUIENTES ECUACIONES

Br2 + H2O + AgNO3 ----------------------- HNO3 + AgBr + AgBrO3

Mn(NO3)2 + NaOH+ O2--------------------------NaNO3 + H2O+ NaMnO4

UNIDAD 9. ESTADO LQUIDO Y SLIDO

9.1 Propiedades de los lquidos

a. Tienen volumen definido. En razn de que las molculas mantienen un equilibrio,

esto es que ni se acercan ni se alejan, el volumen permanece constante. Claro que existe

movimiento de las molculas que chocan entre s, pero no existe expansin. Esto

sepodr comprobar cuando se mide 50 ml de agua en una probeta y se lo deja

abandonado por un tiempo a temperatura ambiente, se observa que el volumen

permanece constante.

b. Adoptan la forma del recipiente que los contiene.- La forma de un lquido es

variable debido a que las molculas pueden deslizarse entre s teniendo un aspecto de

elasticidad.

c. Son prcticamente incomprensibles.- A diferencia de los gases cuyos espacios

intermoleculares son amplios y que se comprimen, los lquidos tienen espacios

intermoleculares pequeos y no reducen su volumen cuando la presin aumenta.

d. Difusin.- La difusin es el fenmeno por el cual las molculas de un cuerpo tratan

de ocupar el mayor volumen posible, fenmeno que se opera con gran intensidad en los

gases por el gran cinetismo molecular que existe, en los lquidos el movimiento es

menor por lo que la difusin es lenta; pues los choques entre las molculas son ms

continuos. Este fenmeno se puede comprobar cuando en una probeta llena de agua se

aade una gota de tinta, la coloracin del agua es lenta Los lquidos se evaporan,

fenmenos que consiste en el paso del estado lquido a vapor.

ACTIVIDAD 23

HACER UN CUADRO COMPARATIVO ENTRE EL ESTADO LQUIDO Y

GASEOSO

9.2. El agua

En 1781 el cientfico ingls Henry Cavendish (1731 1810) descubri que el elemento

agua no es un elemento simple, sino complejo y susceptible de descomponerse en

oxgeno e hidrgeno. Pocos aos ms tarde el qumico francs Gay-Lussac (1778

1850) confirm la teora de Cavendish, al lograr obtener agua a partir de la mezcla de

dos volmenes de hidrgeno con uno de oxgeno. El hecho vendra a confirmar que el

agua es un compuesto qumico, un conjunto de dos molculas formadas a su vez por

encadenamiento de dos tomos de hidrgeno con uno de oxgeno, de ah la frmula que

se emplea para designarla sea H2O.

Sustancia lquida, inodora, inspida e incolora en pequea cantidad y verdosa o azulada

en grandes masas, que est formada por la combinacin de un volumen de oxgeno y

dos de hidrgeno. Constituye el componente ms abundante en la superficie terrestre.

El agua es el producto de la combinacin de dos tomos el oxgeno y el hidrgeno

(H2O) y hasta el momento es el nico elemento capaz de experimentar tres tipos de

estado a priori incompatibles: lquido (mares, ocanos, lagos), gaseoso (en forma de

vapor de agua en la atmsfera) y slido (nieve, hielo).

9.2.1. Propiedades fsicas, qumicas y biolgicas

La estructura del agua depende de su estado fsico, el estado gaseoso (vapor)

corresponde exactamente a la formula H2O y, en especial al modelo angular indicado.

Los estados condensados (lquido y slido) son ms complicados y esta complicacin

explica sus propiedades anormales; en estado slido, la disposicin elemental consiste

en una molcula de agua central y cuatro perifricas, tomando el conjunto la forma de

un tetraedro. Mediante el estudio de las variaciones cristalogrficas, puede

comprenderse el paso al estado lquido, a partir de la constitucin cavernosa del hielo.

En el agua en estado lquido hay una asociacin entre varias molculas por enlaces

especiales llamados enlaces de hidrgeno: cada tomo de hidrgeno de una molcula de

agua, se une al tomo de oxgeno de la molcula vecina; en el espacio la estructura es

tetradrica

El agua es el lquido que ms sustancias disuelve, por eso decimos que es el disolvente

universal. Esta propiedad, tal vez la ms importante para la vida, se debe a su capacidad

para formar puentes de hidrgeno.

En el caso de las disoluciones inicas los iones de las sales son atrados por los dipolos

del agua, quedando "atrapados" y recubiertos de molculas de agua en forma de iones

hidratados o solvatados.

9.2.1.1 Fsicas

El agua es un lquido inodoro e inspido. Tiene un cierto color azul cuando se concentra

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