Quimica I 14

Química IPrimer semestre

DERECHOS RESERVADOS

Queda prohibida la reproducción o transmisión total o parcial del texto de la presente obra, bajo cualquier forma electrónica o mecánica, incluyendo fotocopiado, almace-namiento en cualquier sistema de recuperación de infor-mación o grabado sin el consentimiento previo y por escrito del editor.

Dirección y realización del proyecto�� Planeación y coordinación�� !"��#��$��%&�� Metodología y estrategia didáctica'��'��%��(�)��*��&��+��"��$��%&�� Agracecimientos a:-��.��!��/��0�&�/��.�1��(��

4ª EdiciónJulio 2014

Impreso en México

ISBN: 978-607-743-001-8

Química IPrimer semestre

Química I

2

La Reforma Integral de la Educación Media SuperiorLa Educación Media Superior (EMS) en México enfrenta desafíos que podrán ser �� avanzar ordenadamente hacia los objetivos propuestos. Es importante saber que la EMS en el país está compuesta por una serie de subsistemas que operan de ma-nera independiente, sin correspondencia a un panorama general articulado y sin �� comunes de esos subsistemas para potenciar sus alcances y lograr, entre todos, re-glas claras de operación. Es importante para el desarrollo de la EMS, que ustedes, docentes y estudiantes, conozcan los ejes que la regulan, cómo opera y los retos que enfrenta en la actualidad para asumir una actitud diferente que nos permita coadyuvar en este esfuerzo.

Los diferentes subsistemas de la EMS han realizado cambios en sus es-� �� que la población a la que atiende (jóvenes entre los 15 y 21 años aproximada-mente) adquiriera conocimientos y habilidades que les permitan desarrollarse de manera satisfactoria, ya sea en sus estudios superiores o en el trabajo y en la vida. En esta misma línea, no se debe perder de vista el contexto social de la EMS: de ella egresan individuos en edad de ejercer sus derechos y obligaciones como ciuda-�� su desarrollo personal, una serie de actitudes y valores que tengan un impacto positivo en su comunidad y en el país.

En este contexto, las autoridades educativas del país han propuesto la Reforma Integral de la Educación Media Superior (RIEMS), cuyos objetivos consisten en dar identidad, calidad, equidad y pertinencia a la EMS, a través de mecanismos que permitan articular los diferentes actores de la misma en un Sistema Nacional de Bachillerato dentro del cual se pueda garantizar, además de lo anterior, tránsito �� los mismos.

Lo anterior será posible a partir del denominado Marco Curricular Común (MCC) de la RIEMS, el cual se desarrolla considerando el modelo de competen-cias y que incluye competencias genéricas, competencias disciplinares (básicas y extendidas) y competencias profesionales (básicas y extendidas). Esta estructura permite observar, de manera clara, los componentes comunes entre los diversos subsistemas, así como aquellos que son propios de cada uno y que, por consiguien-te, los hace distintos. Esto muestra cómo la RIEMS respeta la diversidad del nivel educativo del país, pero hace posible el Sistema Nacional del Bachillerato, confor-mado por las distintas instituciones y subsistemas que operan en nuestro país.

Bachillerato universitario Bachillerato general Bachilleratos tecnológicos

Competencias genéricas

Competencias disciplinares básicas

Competencias disciplinares extendidas

Competencias profesionales básicas

Competencias profesionales extendidas

Química I

3

Una competencia es la integración de habilidades, conocimientos y ac-�� y programas de estudio existentes y se adapta a sus objetivos; no busca reempla-�� !�� "�� #$�

Nuestro subsistema pertenece al conjunto de los que ofrecen bachi- �� %�� #&&�� '� ��% �� desarrollar capacidades que les permitan adquirir competencias genéricas, com-petencias disciplinares básicas y extendidas, además de competencias profesiona-les básicas.

Las competencias genéricas son las que todos los bachilleres deben estar ��*� +�� "�� en él; les capacitan para continuar aprendiendo de forma autónoma a lo largo de sus vidas y para desarrollar relaciones armónicas con quienes les rodean, así como �� '��!��-�� /�� % ��$��0��3�� 4��-nuación se enlistan las once competencias genéricas, agrupadas en sus categorías correspondientes:

Se autodetermina y cuida de sí

1. Se conoce y valora a sí mismo, y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue.

2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos géneros.

3. Elige y practica estilos de vida saludables.

Se expresa y comunica

4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.

6�� "��

5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.

6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia ge-�� "��

Aprende de forma autónoma

7. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida.

Trabaja en forma colaborativa

8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.

Participa con responsabilidad en la sociedad

9. Participa con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el mundo.

10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversi-dad de creencias, valores, ideas y prácticas sociales.

11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.

Química I

4

Las competencias disciplinares son las nociones que expresan conoci-mientos, habilidades y actitudes que consideran los mínimos necesarios de cada �� '� �� %��$��extendidas.

7�� -des que todos los estudiantes deben adquirir, independientemente del plan y pro-gramas de estudio que cursen y la trayectoria académica o laboral que elijan al terminar sus estudios de bachillerato. Éstas dan sustento a la formación de los ��%��/ ��% �� % ��EMS y pueden aplicarse en distintos enfoques educativos, contenidos y estructuras �� + � � %�� %��8 #��Ciencias Experimentales (Física, Química, Biología y Ecología), Ciencias Sociales y Humanidades (Historia, Sociología, Política, Economía, Administración, Lógica, Ética, Filosofía y Estética) y Comunicación (Lectura y Expresión oral y escrita, Li-�� 7��%�� 9�'� ��<�

Propósito�� *�� '��y valores relacionados con el campo de las ciencias experimentales, promoviendo el reconocimiento de esta ciencia como parte importante de su vida diaria y como una herramienta para resolver problemas del mundo que nos rodea, implementan-��/�� - ��/�� La relación de la química con la tecnología y la sociedad, y el impacto que ésta genera en el medio ambiente, buscando generar en el estudiante una conciencia de cuidado y preservación del medio que lo rodea así como un accionar ético y responsable del manejo de los recursos naturales para su generación y las genera-ciones futuras.

Estrategia didáctica6� �� -ció una estrategia que permita integrar los elementos del programa de la asignatu-ra, con los materiales de apoyo y la actividad de docentes y estudiantes.

$� �� %�� "�� pretende ser un algoritmo que el docente deba seguir al pie de la letra, sino que debe adaptarlo a las características propias del contexto en el que se desarrollan ��

7�� %�� en las primeras sesiones, para un mejor desarrollo. Los pasos se enlistan y descri-��8

� !��

� &��

� Desarrollo de saberes

� Síntesis

� Realimentación

� Evaluación de la competencia

Química I

5

Dinamización y motivación

En el proceso de construcción del aprendizaje, es indispensable que el facilitador tenga evidencia de los aprendizajes previos que el alumno ha adquirido y conside-rar que es a partir de éstos que se desarrollarán los nuevos.

Contextualización

En el desarrollo de competencias se hace necesario el aprendizaje contextual, es �� /�� %��estudiantes. La contextualización deberá realizarse al inicio de uno de los bloques en los que se organizan los contenidos en los programas de estudio.

Desarrollo de saberes

Etapa en la cual el facilitador, a partir de la Base Orientadora de la Acción (BOA), facilita el quehacer del estudiante en la adquisición de competencias. En esta etapa de la estrategia, estudiantes y docentes deben estar pendientes del proce-so de asimilación. Galperin lo describe como un proceso y no como un fenómeno inmediato.

Las distintas etapas del proceso de asimilación que el alumno experi-menta para desarrollar el aprendizaje son la etapa de motivación, la cual debe fomentarse y mantenerse durante todo el curso, recordemos que si un alumno no está motivado, difícilmente aprenderá.

La BOA puede llevarse a cabo de varias formas, cubriendo tres aspectos importantes, la orientación al alumno, que debe estar precedida por una buena carga de motivación (dicha orientación puede ser de dos tipos: completa, en la que el maestro le proporciona al alumno todos los aspectos de un contenido; e in-completa, en la cual se dejan ciertos aspectos de un contenido para que el alumno pueda descubrir o investigar por sí mismo). La generalidad es otro aspecto impor-tante en la constitución de la BOA, la cual puede ser concreta o generalizada, es decir, el docente puede mostrar hechos concretos relativos a algún contenido o abarcar el mismo contenido pero por medio de hechos generales, que tengan algu-na relación con el concepto que se expone al alumno.

Síntesis

Actividad que permite integrar los aprendizajes del estudiante a través de eviden-cias de conocimiento, desempeño, producto y actitud de manera que el docente cuente con estrategias para la evaluación formativa logrando involucrar al estu-diante en procesos de coevaluación.

Realimentación

4�� con la vida cotidiana del estudiante y se hace referencia a las situaciones en las cuales éstos resultarán útiles para el estudiante.

Evaluación de la competencia

Para llevar a cabo la evaluación sumativa de las competencias que se indican en los programas de estudio, se contempla esta etapa que debe verse como parte del proce-so, es decir, no debe, en ningún momento, separarse de la formativa. La mejor forma de lograr esta unidad será integrando un portafolio de evidencias de aprendizaje.

Química I

6

Simbología empleada en la guía

1. Dinamización y motivación

2. Contextualización

3. Síntesis

4. Desarrollo de saberes

5. Realimentación

6. Evaluación de la competencia

Química I

7

Bloque I Reconoces a la Química como una herramienta para la vida 12

Sesión A. ¿Qué es la Química? 15

¿Qué es la Química? 15

La Química en nuestro mundo cotidiano 16

Sesión B. Desarrollo histórico de la Química 19

La Química a través del tiempo 19

Relación de la Química con otras ciencias 21

Sesión C. El método científico 24

Método científico 24

Bloque II Comprendes la interrelación de la materia y la energía 38

Sesión A. Aprendiendo las propiedades de la materia 41

Definición de materia 41

Clasificación de la materia 42

Propiedades extensivas e intensivas 43

Propiedades químicas y físicas de la materia 44

Sesión B. Características de los estados de agregación y los cambios de la materia 46

Estados de agregación de la materia 46

Cambios de estado de la materia 48

Cambios de la materia 49

Sesión C. Tipos de energía y sus características 52

Energía 52

Características y manifestaciones de la energía 52

Bloque III Explicas el modelo atómico actual y sus aplicaciones 68

Sesión A. Aportaciones históricas al modelo atómico actual 71

Primeras aproximaciones al modelo atómico 71

El cubo atómico 73

Cont

enid

oQuímica I

8

Sesión B. Partículas subatómicas 75

Partículas subatómicas y sus características más relevantes 75

El electrón y el modelo atómico de Thomson 75

Eugen Golstein: el protón y los rayos canales 76

El neutrón y los experimentos de Chadwik 76

Sesión C. Isótopos y su aplicación 80

Isótopo 80

Radiactividad 84

Utilidad de los isótopos 85

Sesión D. Modelo atómico actual de la mecánica cuántica (números cuánticos y configuraciones electrónicas) 88

Modelo atómico actual 88

Números cuánticos 90

La configuración electrónica 92

Representación gráfica o diagrama energético 95

Configuraciones y diagramas energéticos con la técnica de Kernel 96

Electrón diferencial 99

Bloque IV Interpretas la tabla periódica 110

Sesión A. Historia de la tabla periódica 113

Tabla periódica 113

Ubicación y clasificación de los elementos 113

Sesión B. Características de la tabla periódica 116

Distribución de los elementos en la tabla periódica 116

Grupo, periodo y bloque 117

Bloques s, p, d y f 119

Relación entre la configuración electrónica, los números cuánticos y la tabla periódica 119

Sesión C. Las propiedades periódicas 126

Propiedades periódicas y su variación en la tabla periódica 126

Radio atómico 127

Energía de ionización, afinidad electrónica y electronegatividad 128

Química I

9

Sesión D. Importancia de los metales y no metales 131

Utilidad e importancia de los metales y no metales para la vida socioeconómica del país 131

Características de los metales 132

Características de los no metales 133

Bloque V Interpretas enlaces químicos e interacciones intermoleculares 142

Sesión A. Enlace químico, estructura de Lewis y regla del octeto 146

Enlace químico 146

Regla del octeto 147

Formación de iones y enlace iónico 151

Sesión B. Enlace covalente 155

Enlace covalente 155

Características de los diferentes tipos de enlace covalente 156

Geometría molecular y polaridad 160

Teoría de orbitales moleculares 161

Distribución tetraédrica 162

Sesión C. Enlace metálico 164

El enlace metálico. Concepto y teorías 164

Teoría de bandas 165

Sesión D. Fuerzas intermoleculares 167

Fuerzas intermoleculares 167

Fuerzas de Van der Waals 168

Fuerzas dipolo-dipolo 168

Fuerzas de dispersión o fuerzas de London 169

Sesión E. Puente de hidrógeno 171

Puente de hidrógeno 171

Características del agua 172

Bloque VI Manejas la nomenclatura química inorgánica 180

Sesión A. Generalidades para formular compuestos inorgánicos 183

Valora la utilidad y manejo del lenguaje químico 183

Sesión B. Nomenclatura de los compuestos inorgánicos 189

Nomenclatura de los compuestos binarios 189

Compuestos ternarios 206

Cont

enid

oQuímica I

10

Bloque VII Representas y operas reacciones químicas 216

Sesión A. Símbolos utilizados en las ecuaciones químicas 219

Símbolos y fórmulas 219

Reacciones de sustitución simple 224

Reacciones de sustitución doble 225

Sesión B. Balanceo de ecuaciones químicas 229

Balanceo de ecuaciones químicas 229

Balanceo por tanteo (aproximaciones) 230

Balanceo de ecuaciones rédox por el método del número de oxidación 231

Reglas de asignación para los números de oxidación 233

Pasos para balancear una ecuación por rédox 234

Bloque VIII Comprendes los procesos asociados con el calor y la velocidad de las reacciones químicas 248

Sesión A. Entalpía de formación y de reacción, y reacciones exotérmicas y endotérmicas 252

Entalpía de formación y entalpía de reacción 252

Sesión B. Velocidad de reacción 256

Velocidad de reacción 256

Teoría de las colisiones 256

Frecuencia de colisión 256

Orientación 257

Energía de activación 257

Factores que modifican la velocidad de reacción 257

Sesión C. Desarrollo sustentable 261

Desarrollo sustentable 261

Desarrollo tecnológico 262

Glosario 270

Bibliografía 271

Química I

11

Bloque I Reconoces a la Química como una herramienta para la vida

Desempeños del estudiante al concluir el bloque

� Comprende el concepto de química, su desarrollo histórico y su relación con otras ciencias.

� =�� /�� relacionados con la Química de su entorno inmediato.

12

Objetos de aprendizaje

� La Química

� ��/��

Competencias a desarrollar

��&*��%��=��

4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos con-textos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.

4.1. Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísti-��% ��


?�@�$�%�� "��-prendiendo cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

5.5.-Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas.

��&*��*��

1 Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnolo-gía en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

J 9�� '� �� %�� plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

4 Obtiene, registra y sistematiza la información para responder pre-%�� '�� -lizando experimentos pertinentes.

13

Dinamización y motivaciónSeguramente alguna vez te has preguntado de dónde provenimos, de qué estamos formados, de qué está formado el universo; si tú eres parte de ese universo, cómo podemos sentir, ver, oler, saborear. ¿Cómo es que cada vez se crean o aparecen nuevas sustancias u objetos para consumo humano?

¿Quién es la responsable de explicarnos y enseñarnos todo lo relacionado con el universo que nos rodea y del cual formamos parte, de explicarnos las carac-terísticas y el comportamiento de lo que está conformado el universo: la materia?

La responsable de responder estas incógnitas la ciencia universal deno-minada Química.

ContextualizaciónAnalicemos la siguiente situación:

Lupita se levanta a las 6:00 a.m. para iniciar su rutina de cada día. Por lo general, antes de salir de su casa, realiza las siguientes actividades: se baña, ��4��%� �� con mucho entusiasmo, mostrándose siempre muy alegre y colaborativa con sus compañeros. A la hora de la comida, se encuentra con su novio Carlos y almuerzan juntos. Sus amigas le han dicho que él no es nada guapo, no se explican por qué están juntos: ella es muy bonita; por lo que ella les responde que “hubo química” entre ambos y que además la trata muy bien.

Cuando regresa al trabajo, cumple todas sus tareas, procurando dejar el menor número posible de pendientes para el día siguiente. Se retira a las 7:00 p.m., llega a su casa, se cambia de ropa y sale a caminar al parque con su perro. Después de un rato, vuelve a casa, prepara una rica cena, se baña y se dispone a dormir, para descansar y poder comenzar de nuevo su rutina al día siguiente.

Después de haber leído el texto anterior, contesta lo siguiente:

1. ¿En qué parte de la rutina diaria de Lupita interviene la química?

2. ¿Crees que la química tiene que ver con el hecho de que Lupita haya aceptado por novio a Carlos?

3. ¿Qué ocurre químicamente en Lupita cuando duerme?

Química I

14

Árbol

Fábrica

Nube

AutomóvilSer humano

Después de observar la imagen anterior, menciona los fenómenos que muestra y de qué manera se relacionan con la química.

Sesión A. ¿Qué es la Química?

¿Qué es la Química?La Química es la ciencia que se encarga de estudiar las transformaciones de la materia y forma parte, al igual que la Física y la Biología, de las Ciencias Natura-les. Llamamos naturaleza al conjunto de seres y hechos que nos rodean, los cuales constituyen el campo de estudio de las ciencias.

6�� %�� mediante experimentación y cuyo objetivo es llegar a la llamada verdad absoluta.

Actividad de aprendizaje 11) Organizados en equipos colaborativos, según instrucciones del facilitador,

elaboren una lista de cinco actividades que realizan cotidianamente.

2) Indiquen en qué actividades interviene la química.

15

Reconoces a la Química como una herramienta para la vida Bloque I

La Química en nuestro mundo cotidianoY ��Z��hombre ha creado millares de sustancias para su bienestar. En efecto, esta ciencia resulta decisiva en el área alimentaria, tanto en la fabricación de �� -crementan la cantidad y calidad de nuestros ali-mentos, como en la conservación de éstos; en la industria del vestido, al permitir el desarrollo y � �� /�� %��+��campo de la salud, al suministrar medicamentos como las hormonas, la quinina, las sulfamidas, la penicilina, los anestésicos, así como las vitaminas y los desinfectantes, salvan y prolongan la vida humana, al combatir las enfermedades y aliviar el dolor y en otros ámbitos, como la fabricación de materiales de construcción, el de la comunicación, �� /�� productos y materiales que utilizamos a diario.

La Química aparece en todos los fenómenos que observamos durante el día. Por ejemplo, cuando se quema un combustible, ocurren reacciones químicas que liberan energía capaz de proporcionar potencia para el transporte y la electri-cidad para hogares y negocios. Sin embargo, algunos de los productos secundarios originados por la quema de cantidades masivas de combustibles están dañando nuestro ambiente. Por ello, los investigadores trabajan en estos problemas.

Las sustancias químicas adicionadas a los alimentos proporcionan energía y nos ayudan a conservar la salud, pero en ocasiones también �� 7�� -solver los problemas relacionados con el cuidado de la salud, por lo que han desarrollado sustancias químicas para ayudar en el diagnóstico y trata-miento de muchos problemas médicos: compues-tos que sirven para combatir infecciones, aliviar el dolor, controlar el cáncer y detectar padecimien-tos como la diabetes o el sida. La química está ayudando a mejorar la calidad de vida en diversas áreas: hace posible desarrollar la alta tecnología de la actualidad, desde los chips de computadora �� 4��' �� que visten, abrigan y divierten, por ejemplo: trajes espaciales, materiales aislan-tes, tableros solares, raquetas de tenis y cañas de pescar. Así, la química resulta fundamental para prácticamente todo lo que la sociedad produce y consume.

Fig. 1.1 La Química puede encontrarse en nuestra vida cotidiana.

Fig. 1.2 La quema exce-siva de combustibles está dañando el ambiente.

Química es la ciencia que estudia la estructu-ra, propiedades y transformación de la materia.

Fig. 1.3 La Química ayuda en el tratamiento de mucho problemas médicos.

Química I

16

Actividad de aprendizaje 2Investiga acerca de la utilidad de la Química en la industria farmacéutica, alimen-taria, textil, del plástico y agropecuaria.

Síntesis1. Investiga las divisiones de la química para el estudio de la materia y sus carac-

terísticas, transformaciones y comportamiento.

2. Con la información obtenida, elabora un mapa conceptual de las divisiones de la química para el estudio de la materia.

3. Observa las cosas que están a tu alrededor, haz un listado con ellas y con la información del mapa indica qué rama de la química se relaciona con su crea-ción, elaboración o explicación.

4. \�� "�� en tu vida cotidiana.

17


#?=��*��&*��%��@��$

CategoríaCompetencia

genéricaAtributo Indicador

Niveles

Regular Bueno Excelente

2. Se expresa y se comunica


4.1. Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o % ��

]$�� manera lógica y creativa. ]6 ��una redacción propia para expresar ideas.]\�� relaciones entre diversos conceptos.

3. Piensa crítica y �"��


5.1. Sigue instrucciones y procedimientos de �� "��comprendiendo cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

]&�� las instrucciones que se le indican.]9��relación entre los pasos para resolver un problema. Sigue una secuencia lógica.]&�� la relación entre el procedimiento y el objetivo.

Química I

18

#?=��*��&*��*��@��$

Competencias disciplinares del área de

ciencias experimentales

Desempeños Indicadores

Niveles de logro


1. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

Comprende el concepto de química, su desarrollo histórico y su relación con otras ciencias.

]&�� concepto de Química. ]�� importancia que tiene la Química, ubicando sus aplicaciones en sus actividades cotidianas.]!�� de responsabilidad y compromiso al reconocer que la Química se aplica de manera permanente en su vida diaria.]&��de la Química en su vida cotidiana y en el desarrollo de la humanidad.

Observaciones

Sesión B. Desarrollo histórico de la Química

La Química a través del tiempo Antes del nacimiento de la Química como una ciencia formal, los materiales ha-bían sido ya objeto de transformaciones y estudio. En el Medioevo, los alquimistas practicaron la metalurgia, la fabricación de vidrio, la destilación, la fermentación ��'�� !�� ^�� _�� '��los materiales”.

Los artesanos de la antigua Mesopotamia (3000 a.C.) aprendieron a alear cobre y estaño para obtener bronce. Los chinos propusieron que la materia se com-ponía de cinco elementos: agua, fuego, metal, tierra y madera (2200 a.C.). Alrede-dor del año 1200 a.C., apareció el postulado del yin-yang, el cual proponía que los cambios que ocurren en la naturaleza son el resultado de mezclar dos elementos opuestos: un yang (elemento positivo) y un yin (elemento negativo). Según esta

Fig. 1.4 Demócrito.

19


propuesta, los planetas se originaron de la combinación del sol (yang), que simboli-zaba el fuego, y la luna (yin), que simbolizaba el agua. En esta misma época, los egipcios y los persas utilizaban el oro, el cobre y compuestos de plomo en la alfarería y para teñir ropas con índigo. También realizaban embalsamamientos. Por su parte, los chinos y los egipcios sabían preparar bebidas alcohólicas mediante el método de fermentación. Las contribuciones griegas (6600 a 200 años a.C.) fueron sólo especu-�� 4 ��`Jkw{J||��&�<�� había cuatro elementos: tierra, agua, fuego y aire. Leucipo y su discípulo Demócrito (460-370 a.C.) argumentaron que la materia no era continua y que estaba compues-ta de pequeñas partículas indivisibles (átomos).

Los alquimistas pensaban que las sustancias in-animadas se comportaban de alguna manera como seres vivos. También creían que todo tiene una perfección na-tural, alcanzable mediante la intervención humana. Entre los metales, la perfección era el oro y la transmutación en este metal podía lograrse con una sustancia conocida como �� _�� '��}�4�%�� -seerla, podían curar cualquier enfermedad y rejuvenecerse ellos mismos. En el siglo XII, la alquimia se extendió desde el mundo árabe hacia Europa occidental, época en la que el alquimista ��`@w�?{@?w@<��"��en la Medicina con sus criterios sobre la salud y la enfer-medad, así como con el uso que hacía de drogas preparadas mediante principios químicos.

Se considera que la .�A&��&��empezó con la publicación, en 1661, de El químico escéptico, escrito por �� /\�� 3��`@�|�{@��@<�� Boyle atacó los puntos de vista aristotélicos y alquimistas so-bre la materia y propuso una forma de atomismo.

Por la misma época, ��+��(1660-1734) propuso la Teoría del "�%�� Z��$�� -�� "�%�� al quemar la sustancia. Sólo después de que el químico francés Antoine Lavoisier (1743-1794) rebatiera dicha teoría y explicara la combustión como la combinación de la materia con el oxígeno, pudo desarrollarse la nueva Química.

Actividad de aprendizaje 31) Organizados en equipos colaborativos, investiguen en internet las aporta-

ciones que realizaron a la química los personajes enlistados en la siguien-te tabla, y completen lo indicado.

Personaje Aportación Fecha

Leucipo y Demócrito

George Ernst Stahl

Antoine Laurent Lavoisier

John Dalton

Fig. 1.5 Paracelso, alqui-�� "�� -blemente en la Medicina durante la Edad Media.

1�� B�C� Lavoisier, uno de los principales sabios de la Química.

Química I

20

Personaje Aportación Fecha

John Joseph Thomson

Pierre y Marie Curie

Ernest Rutherford

Niels Bohr

Erwin Schrödinger

Werner Heinserberg

Vicente Ortigosa

Mario José Molina Henríquez

5. 4�� '� �� "�� -mando como referente las siguientes preguntas:

�D� ¿Piensas que la ciencia cambia de manera continua?

=D� ¿Crees que la sociedad donde vives puede limitar el desarrollo del cono-��6� ��/�

Relación de la Química con otras cienciasExisten muchas ciencias relacionadas con la Química, como es el caso de la Me-dicina, la Agricultura, la Oceanografía, la Ingeniería y las Matemáticas. Esta úl-tima, por ejemplo, es utilizada por la Química para representar las ecuaciones ��'��

Ciencias auxiliares

Son las áreas del conocimiento en que se apoya la Química

para realizar sus investigaciones.

Campos de especialidadSurgen de la unión de la Química con las ciencias auxiliares.

RamasSon las divisiones de

la química las cuales tienen méto-

dos, términos y enfoques distintos

para abarcar la amplitud y compleji-dad que caracteriza

a la materia.

SubdivisionesSon las divisiones de las ramas, las cuales consideran todas las características de las sustancias en estudio, o con aplicación más específica.

Química generalQuímica inorgánicaQuímica orgánicaQuímica analíticaFisicoquímicaBioquímica

TermoquímicaElectroquímicaCinética químicaGeoquímicaAstroquímica

GeografíaMatemáticasQuímicaFísicaHistoriaPaleontologiaInformaticaBiologíaÉtica

Química-geográficaQuímico-matemáticas.Ética-químicaBioquímicaFísico-químicaPaleontología-químicaQuímica informática

1��B�F�División de la Química. 21


El campo de estudio de la Química es muy amplio, por lo que resulta imposible que alguien pueda poseer todos los conocimientos que la constituyen. Es por ello que se divide en diferentes ramas, entre las cuales, las más importantes son:

� .�A&��8�� a la estructura íntima de los cuerpos y sus propiedades. Esta rama se relaciona estrechamente con la Física.

� .�A&��G su objeto de estudio son las sustancias que forman el reino mineral. No estudia los compuestos del carbono, con excepción de los compuestos oxigenados de este elemento.

� .�A&��: estudia los compuestos del carbono.

� .�A&��A��: comprende los métodos del reconocimiento y deter-minación de los constituyentes de los compuestos, tanto en su calidad (análisis cualitativo) como en su cantidad (análisis cuantitativo).

� 1��H�A&��: comprende las leyes básicas de la Química, junto con las hipótesis y teorías físicas que se emplean para explicarlas.

� ��H�A&��: su objeto de estudio lo constituyen los procesos químicos que ocurren en los seres vivos.

�� Z��8��Termoquímica, la Electroquímica, la Cinética química, la Geoquímica, la Astroquí-mica, etcétera.

Actividad de aprendizaje 4En equipos colaborativos, utilizando papel bond, elaboren un mapa mental donde �� Z��-te imágenes recortadas de distintas fuentes.

SintesísInvestiga en internet, por décadas, desde el año 1900 hasta la actualidad, iden-�� '�� Z�� '�� que obtuvo el ser humano. Por ejemplo, la bioquímica, con ayuda de la biología molecular, permitieron a Watson y Crick realizar el modelo tridimensional que ex-plicaba la estructura del ADN.

Química I

22

#?=��*��&*��%��@��


genéricaAtributos Indicadores

Niveles


2. Se expresa y se comunica.


4.1 Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o % ��

]$�� manera lógica y creativa.]6 ��redacción propia para expresar ideas.]\�� relaciones entre diversos conceptos.



5.1. Sigue instrucciones y procedimientos de manera �"��comprendiendo cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

]&�� instrucciones que se le indican.9��relación entre los pasos para resolver un problema. ]$�%��secuencia lógica.]&�� relación entre el procedimiento y el objetivo.

Observaciones:

#?=��*��&*��*��@��




Niveles de logro




]\��% ��momentos del desarrollo de la Química.]\��Z��con otras ciencias, como las Matemáticas, la Física y la Biología, entre otras.]&��de la Química en su vida cotidiana y en el desarrollo de la humanidad.

Observaciones:

23


Sesión C. El método científico


Método científico4�� /�� un desarrollo continuo. Para obtener conocimientos, sistematizarlos y llegar a con-��%�� 8��/��explican en el siguiente esquema, el cual puede variar en función de los objetivos ��ciencia:

1��B�I�7��/��

��/��utilizado por di-versas ciencias.

Observación

Planteamiento del problema

Información previa

Planteamiento de la hipótesis

Diseño experimental

Experimentación

Análisis de resultados

Conclusiones

Informe escrito Teoría

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10

Perfectible o modificable: es decir, sus enunciados de

ninguna maneradeben considerarse como verdades

obsolutas.

Características básicas de la ciencia

Sistemática: Emplea el método científico para sus

investigaciones.

Comprobable o verificable: puede verificar si lo que se propone como conocimiento

es falso o verdadero.

Objetiva: no se deja influir por ideas preconcebidas para

ajustar los resultados a lo esperado.

Química I

24

1. N=��"��@�: es mirar con cuidado las cosas que nos rodean; cuando se obser-va, se puede aprender sobre la naturaleza, pero es muy importante limitarse a anotar y a mirar lo que se ve sin alterar con la presencia de uno el fenómeno que se observa. La observación no sólo es el primer paso de la investigación, sino que se lleva a cabo durante todo el proceso.

2. ��&��*��=��&�: es el cuestionamiento que parte de la observa-ción, es decir, es la formulación de un problema, planteado en términos que faciliten el camino para encontrar la solución.

3. -�)��&��@��*��"�8�� % �� -car datos que puedan ser útiles para desarrollar la investigación.

4. ��&��*@��: una hipótesis es una suposición que se hace acerca de un fenómeno determinado, la cual suele basarse en una variable experimental y en una predicción. Si la hipótesis no se cumple, entonces se debe plantear otra.

5. ��Q��U*��&��8��*� �� la práctica la predicción hecha en el planteamiento de la hipótesis. Para ello, diseñarse se deben tener en cuenta varios factores importantes como:

1) 0�� haber un error en el muestreo, de tal manera que mientras se tenga mayor �^�� -bilidad que tendrán los resultados.

2) Es necesario tener un lote control o testigo, el cual servirá como punto de comparación. Ciertas variables deben de mantenerse constantes para que los resultados sean constantes y no varíen entre una muestra y otra. Cuando se diseña un experimento, hay una variable experimental que es la que se manipula para poner a prueba la hipótesis, por lo que a esta variable se le denomina independiente y al resultado que se observa se le llama variable dependiente.

6. �U*��&��@�: consiste en llevar a la práctica el diseño experimental, anotando cuidadosamente los resultados obtenidos de manera que sea posible reproducirlos.

7. $��: después de realizar la experimentación y de ano-tar los resultados, éstos se interpretan para obtener conclusiones, las cuales �� %�� % ��puedan ser analizados con mayor facilidad.

8. ��: una vez obtenidos y analizados los resultados, se regresa de nuevo a la hipótesis para saber si ésta es aceptada o rechazada y, a partir de dichas conclusiones, se determinen nuevos experimentos que permitan com-plementar la investigación.

9. -�)��&��: una vez que se logra hacer un experimento, es de mucha utilidad comunicar los resultados por medio de un informe escrito, tales como libros, revistas especializadas, etcétera, en los cuales se publica la informa-ción obtenida.

10. ��A�: cuando se llevan a cabo experimentos y observaciones sobre un mismo fenómeno, es posible llegar a formular teorías que integran los conocimientos adquiridos sobre el tema.

25


Una teoría es un marco conceptual que abarca toda un área de conoci-��

No siempre un experimento dará lugar a una teoría, ya que a veces sólo �� %��

Actividad de aprendizaje 5Realiza los siguientes ejercicios y después forma un equipo con dos de tus compa-ñeros para comparar las respuestas:

1) Los siguientes pasos son útiles para resolver problemas; ordénalos cro-��%�� /��/�� cada uno:

�D� 4�� -cribe un plan para llegar a la respuesta:

=D� Evalúa la respuesta y comprueba que es una solución correcta:

�D� 9�� 8

�D� Pone en práctica el plan propuesto, para tratar de obtener una solución:

�D� Recopila, escribe los datos y hechos conocidos relacionados con el pro-blema:

2) Es cumpleaños de tu mamá y, para festejarlo con toda la familia, decides prepararle un pastel de nuez, con la famosa receta de tu abuelita. Des-pués de leerla, consideras que el pastel tendrá mejor sabor si le agregas esencia de vainilla y chispas de chocolate. Al preparar el pastel, viertes al tanteo la esencia de vainilla y algunas chispas de chocolate y, cuando lo sirves, toda tu familia lo encuentra delicioso. Repites nuevamente la preparación, pero esta vez mides y registras la cantidad de vainilla y de chispas de chocolate que agregaste a la receta. Nuevamente el pastel le encanta a toda la familia.

�D� ¿Cuál es la experimentación?

=D� ¿Cuál es la hipótesis?

�D� ¿Cuál es la observación?

�D� ¿Cómo redactarías en este caso tu teoría?

�D� ¿Qué más tendrías que hacer para convertir tu teoría en una ley?

)D� �� /��Z��

Química I

26

Síntesis1. -��8��%��/��

y escríbelo junto a cada párrafo al que hace referencia.

��*�� En la época en que vivía, por ahí de 1893, se veía que muchas personas en Indo-nesia padecían una enfermedad llamada beriberi, que afectaba severamente al sistema nervioso. Nadie sabía el origen de esta enfermedad, así que el problema era descubrir a qué se debía que algunas personas la adquirieran.

Así que consultó libros donde había información relacionada con esta enfermedad, para desarrollar su investigación y encontró que los pollos también presentan la misma enfermedad, además de que se podían alimentar con arroz con cascarilla o sin ella.

Para ello, Eijkman se planteó dos posibles respuestas:

� Z��'� ��

� Que la enfermedad era causada por una bacteria.

Entonces determinó utilizar pollos como parte de la investigación que iba a realizar y decidió probar la primera posible respuesta, para ello observó cómo eran alimentados los pollos y descubrió que los que comían arroz con cascarilla no presentaban el mal y los que comían el arroz sin la cascarilla sí.

�� "��%��8

Si el beriberi es el resultado de una alimentación con arroz sin cascarilla, entonces los pollos que se alimentan con este tipo de arroz padecerán la enfermedad.

Si esta opción de respuesta no se probaba, entonces podría comprobar la segunda opción.

Eijkman entonces preparó dos grupos de pollos, los cuales dividió en aquellos que se alimentaban con arroz integral y los que se alimentaban con arroz descascarado.

Eijkman mantuvo encerrados a los pollos por dos semanas en condiciones idénticas, excepto por el tipo de alimento que se les suministraba.

Observó que después de las dos semanas de práctica, 40% de los pollos alimentados con arroz sin cascarilla desarrollaron la enfermedad, mientras que el otro grupo no presentó ningún síntoma de la misma.

Concluyó entonces que existía en la cascarilla del arroz algún factor nu-trimental relevante que prevenía la enfermedad.

6� �� cárceles del lugar donde vivió y pudo observar que aquéllos que en su dieta comían arroz sin cascarilla padecían la enfermedad y los que comían arroz integral, no.

Eijkman dio a conocer sus resultados, que a su vez sirvieron de funda-mentación para realizar otras investigaciones, las cuales indicaron que el factor presente en la cáscara del arroz es la tiamina o vitamina B12, indispensable para el buen funcionamiento del sistema nervioso.

27


2. Las siguientes imágenes representan algunas de las ciencias que se relacionan con la Química. Escribe el nombre que les corresponde al lado de cada óvalo:

3. Las siguientes imágenes representan cada una de las distintas etapas del método ��$�� *�� -ponde y la posición (número) que tienen en el orden del método en cuestión:

Química I

28

#?=��*��&*��%��@��



Niveles





]$�� manera lógica y creativa. ]6 ��redacción propia para expresar ideas.]\�� relaciones entre diversos conceptos.



5.1 Sigue instrucciones y procedimientos de manera �"��comprendiendo cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

]&�� instrucciones que se le indican.]9��relación entre los pasos para resolver un problema. ]$�%��secuencia lógica.]&�� relación entre el procedimiento y el objetivo.

5.5 Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas.

]&�� resultados de la experimentación.]�� resultados de sus observaciones. ]Y�� hipótesis o �� planteadas.

Observaciones:

29


#?=��*��&*��*��@��




Niveles de logro


1. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.J�9��problemas, formula preguntas de carácter ��hipótesis necesarias para responderlas.4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas �� consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

Utiliza el método ��la resolución de problemas de su entorno inmediato relacionados con la Química.

]\��/��8@�9�� y formulación de preguntas de �� 2. Planteamiento de hipótesis 3. Obtención y registro de información. 4. Experimentación. 5. Contrastación de resultados. 6. Comunicación de las conclusiones.]4��/�� problemas del campo de la Química. ]!�� experimentales y/o de campo, siguiendo los pasos ��/��]6 �� metódico y organizado.]=��/��en la resolución de problemas relacionados con la química de su entorno inmediato.

Observaciones

Actividad experimental 1: Conocimiento del equipo y material de laboratorio

N=��"�

Conocer el equipo y material que se utiliza frecuentemente en el laboratorio de Química, así como su manejo.

/��

Materiales de cristal, porcelana, metal, hule, plástico y todo el equipo que esté disponible.

Química I

30

+��

No necesarias.

$��

7�Z�� %�� equipo y material de laboratorio, cuyas características y adecuado empleo resulta indispensable conocer.

Sólo mediante la observación y la comprobación, es decir, a través del trabajo práctico, es posible experimentar el comportamiento de la materia, así como formar el hábito de trabajar con seguridad y precisión e interpretar los re-sultados obtenidos. De ahí la necesidad e importancia de conocer no sólo el equipo y el material que integran un laboratorio químico sino, sobre todo, su uso correcto y seguro.

��&��

El maestro mostrará a los alumnos el equipo y material más usuales, explicando brevemente el uso de cada uno.

Material de vidrio

� Tubos de ensayo � Vidrio de reloj

� Matraz volumétrico � Probeta

� Matraz de destilación � Frasco gotero

31


Material de vidrio

� Matraz Erlenmeyer

� Tubo refrigerante

� Matraz kitazato � Pipeta

� Vaso de precipitados � Termómetro

� Cristalizador � Bureta

Material metálico

� Pinza para tubo de ensaye

� Anillo metálico

Química I

32

Material metálico

� Pinza para bureta

� Tela de asbesto

� Pinza para crisol � Tripié

� Pinza tres dedos

� Mechero de Bunsen

� Soporte universal � Espátula

� Cucharilla de combustión

33


Material de hule y plástico

� Piseta � Tapón de hule

� Embudo � Manguera de hule

Material de porcelana

� Mortero � Crisol

� Cápsula

Otros materiales

� Gradilla � Balanza

Química I

34

Evaluación de la competencia#?=��*��&*��%��=��H��



Niveles de logro




4.1. Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o % ��

]$�� lógica y creativa. ]6 ��redacción propia para expresar ideas.]\�� entre diversos conceptos.]�� la representación de un fenómeno.



5.1. Sigue instrucciones y procedimientos de manera �"��comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

]&�� instrucciones que se le indican.]9�� entre los pasos para resolver un problema ]$�%��lógica.]&�� relación entre el procedimiento y el objetivo.

4. Participa con responsabilidad en la sociedad.

11.Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables

1.1. Asume una actitud que favorece la solución de problemas ambientales en los ámbitos local, nacional e internacional.

]9��instituciones que promueven la protección del medio ambiente.]#�� /por los problemas ambientales. ]\��para la protección del ambiente.

11.3. Contribuye al alcance de un equilibrio entre los intereses de corto y largo plazo con relación al ambiente.

]��%�� ecológicas para evitar el deterioro ambiental. ]\�� de sus acciones en el impacto ecológico a corto y largo plazo.

Comentarios:

35


#?=��*��&*��*��=��H��




Niveles de logro


1. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.J�9�� formula preguntas de �� plantea las hipótesis necesarias para responderlas.4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas �� consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.


]&�� Química. ]�� tiene la Química, ubicando sus aplicaciones en sus actividades cotidianas.]!�� de responsabilidad y compromiso al reconocer que la Química se aplica de manera permanente en su vida diaria.]\��% ��momentos del desarrollo de la Química.]\��Z��con otras ciencias, como las Matemáticas, la Física y la Biología.]&��de la Química en su vida cotidiana y en el desarrollo de la humanidad.

Química I

36




Niveles de logro


1. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.J�9�� formula preguntas de �� plantea las hipótesis necesarias para responderlas.4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas �� consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

Utiliza el método ��la resolución de problemas de su entorno inmediato relacionados con la Química

]\��/��8@�9��problemas y formulación de preguntas de carácter ��2. Planteamiento de hipótesis. 3. Obtención y registro de información. 4. Experimentación. 5. Contrastación de resultados. 6. Comunicación de las conclusiones.]4��/�� problemas del campo de la Química. ]!�� experimentales y/o de campo, siguiendo los pasos ��/��]6 �� metódico y organizado.]=��/�� de problemas relacionados con la química de su entorno inmediato.

Comentarios:

37


Bloque II


� &�� -piedades de la materia.

� Describe las características de los estados de agre-%��

� Argumenta la importancia que tiene la energía en el cuidado del medio ambiente.

Comprendes la interrelación de la materia y la energía

38


� Materia

� 6 ��

� �� %��


Competencias genéricas y atributos

w�� %��

w�@�� %��% ��

?�!�� /-todos establecidos.

?�@�$�%�� "�� -�� -��

?�?� $�� '� �� %��

Competencias disciplinares

@ �� %�� /��

J 9�� '� �� %��

w �� %�� '� �� %�� '�� -perimentos pertinentes.

39

Dinamización y motivación$�%� �� _�� }��-�� %� ��$�� /�%�� uno de los cuales posee una masa, se encuentra ocupando un espacio único que le ��

No necesitas ser químico para poder determinar las características de un ��%�� las distintas cosas que nos rodean.

Actividad de aprendizaje 1�� % �%��`��%�-seoso o plasma) al que pertenece cada una de las imágenes que te presentamos �� '��-servar.

4�� '�� -��'�� Z��

Química I

40

Sesión A. Aprendiendo las propiedades de la materia

Definición de materia7�� _��}�� materiales del universo. El agua, la sal, el azúcar, el acero, las estrellas, incluso los %�� 7�Z�� /��' ��

La masa es la medida de la cantidad de la materia. Incluso el aire tiene �� '��

&��' ��'�� '�� % �� !� �� %�� '�� % �� / ��_��}�_��}�� $�� %�� /��-� ��$�� %�� '� �� '�� 7�� 7�� 8��de materia de la que está hecho no cambia. El peso del astronauta en la Luna, sin �� %�� la gravedad, pero la masa no.

Actividad de aprendizaje 2&�� "�� %��8

1) �6� ��/�� 7��

2) �&��

3) 4��/ ��_��}�_��}�� /��

Fig. 2.1 La materia se encuentra a nuestro al-rededor.

�$�� es todo lo que ocupa un lugar ��

Comprendes la interrelación de la materia y la energía Bloque II

41

4) !��%�� respuesta.

a. Luz

b. Fresas

c. Agua

d. Sonidos musicales

e. Aire

f. Calor

g. Azúcar

h. Pintura

i. Chocolate

j. Vidrio

k. �� %��

l. \��

m. Hierro

n. Plástico

o. Electricidad

p. Papel

q. Madera

r. Vela

s. &� ��

t. Hielo

Clasificación de la materia�� =�� 7��

=��'��-de descomponer por medios químicos en otras más sencillas. Los elementos son �� =�� '� ��/��

Una mezcla está constituida por dos o más sustancias puras, cada una de �� 7�� %/�� %/��

7��%/�� %��-��=��%/��

7�� '��'��distribuidas de manera irregular. En ella, podemos distinguir, a simple vista o con �� '� ��

Actividad de aprendizaje 3Utilizando los conocimientos que ahora tienes, integra equipos con tus compañeros ��%��-%/�� %/��4�� %��% ��cada una de sus respuestas.

Química I

42

a. Calcio

b. Cobre

c. Silicio

d. Sal

e. Papel

f. Alcohol

g. Luz

h. Fresas

i. Agua

j. Sonidos musicales

k. Aire

l. Calor

m. Azúcar

n. Pintura

o. Chocolate

p. Vidrio

q. �� %��

r. \��

s. Hierro

t. Plástico

u. Electricidad

v. Palomitas de maíz

w. Madera

x. Vela

y. &� ��

z. Hielo

Propiedades extensivas e intensivas7�� 8��intensivas.

Llamamos propiedades extensivas a aquellas características que depen-�� % �%�� Estas propiedades son aditivas, es decir, directamente proporcionales al tamaño �� /� ��que se trate.

� Volumen: es la capacidad de la materia para ocupar un lugar en el es-��

� Peso: ��'�� % ��

� Inercia: es la propiedad por la que un cuerpo se opone a cambiar el �� '� �� -cuentra.

� Impenetrabilidad: es la característica que impide que dos cuerpos pue-dan ocupar, al mismo tiempo, un mismo lugar.

� Porosidad: � �� '� ��

� Divisibilidad: � �� ' �%��

� Elasticidad: es la propiedad que le permite a la materia, dentro de �� '� �� '�� '� �� %�� '��

El valor de una propiedad intensiva no se basa en la cantidad de materia �� *�� 4��'� ��

Fig. 2.2 Las propiedades de la materia.


43

�� %��8

� Punto de fusión: �� '��'��

� Punto de ebullición: �� %�� '/ ��

� Densidad8��

� Solubilidad8��

��/� �� 6� �� será de 0.916 g/cm3, no importa si la medimos en una cucharada o en un litro.

Propiedades químicas y físicas de la materia7�� $��'��6� ��%�� '� �� +�� %��'��%�� &�� -�� '�� '� �� '� �� /��

Síntesis�� %�� !��

Rúbrica para registrar el logro de las competencias genéricas de la sesión A



Niveles


|�$��

4. Escucha, �� emite men-�� -tes en distintos ��mediante la ��de medios, ��%��herramientas apropiados.

w�@�� -ceptos medi-ante repre-sentaciones ��%��matemáticas �% ��

$�� %��creativa.Practica una �� ideas.Representa rela-ciones entre diver-sos conceptos.Emplea modelos para la repre-��'��

Las propiedades son características que ��

Química I

44



Niveles


3. Piensa críti-�� "��-mente.

5. Desarrolla ��propone solu-ciones a prob-lemas a partir ��/��establecidos.

5.1. Sigue instrucciones �� -imientos de manera �"��comprendi-��cada uno de sus pasos �� alcance de ��

Comprende las instrucciones que se le indican.9�� pasos para resolv-er un problema. Sigue una secuen-��%��Comprende la ��

&�� 8

Rúbrica para registrar el logro de las competencias disciplinares de la sesión A




Niveles de logro


2. Fundamenta opiniones sobre los impactos ��tecnología en su vida cotidiana, asumiendo �� /��

Comprende el concepto, la ��propiedades de la materia.

@�� 2. Describe las propiedades de la �� 8��'��químicas.3. Promueve el uso responsable de la materia para el cuidado del medio ambiente.

&�� 8


45

Sesión B. Características de los estados de agregación y los cambios de la materiaEstados de agregación de la materia

Características o propiedades físicas de los estados de la materiaLa materia��ello que ocupa un lugar en el espacio, es lo que ��

Un sólido ��'� ��*�� % ��'�� '��'� ��

Un líquido ��'� �� 4��%�� '��-�� '�� % ��

Un gas ��'� ��recipiente que lo contiene.

El plasma presenta unas características especiales, por lo que aborda- �� % �%��7�� '�� 6� �� mantequilla o los cristales líquidos que se usan en las pantallas de computadoras �� %��$�� '�� 4�%�� `�� *� �� < ��/�� '��

6� ��/�� de obtener de �� químicas de la sustancia de que se trate.

7��/��'� �� /�� /��%�� -��/��-�� %��/�� %��`��<�� !�� '�� atractivas o repulsivas, no tiene energía potencial.

Por ello, se puede distinguir un cuarto estado de la materia, el cual se � �� % ��3��/�� %��%�� $��

Fig. 2.3 Materia en ��

Fig. 2.4 Materia en estado líquido.

Fig. 2.5 Materia en estado gaseoso.

Química I

46

7�� / ��-��'�� 7��/�� un sólido� �� '�� -��`��<�� `%�� '�� <�� %�� %�� 0��

En los líquidos��'�� %��/�� %��7��/�� %�� los gases�� /�� -�� %�� /��

7��%�� '��%�� de los estados de la materia

Características físicas generales Sólido Líquido Gaseoso

Forma !�� 9��` ��<

9��` ��<

Volumen !�� !�� 9��` ��<

Orden molecular Ordenado Desordenado Altamente desordenado

Fluidez 0�� Media Alta

��`' ��< Alta Media 3��

Densidad Alta Media 3��

�� %��/�� 3�� Media Alta

#�� 0�� Medio Alto

�� `��o energía potencial) Alta Media 3��

�� `��7< Alta Media 3��

Compresibilidad`6��4<

0�� Ligera Alta

Actividad de aprendizaje 41) !��% �� 8

�� %��7��*� �� %�� /��+��% �� '� �� +��-�� %��


47

�� !��/�� % �� `��%�� actividad en un lugar amplio).

��%�|��=�� %�� /��6� �� %��

2) \��%�� %��8��/�� '��

Actividad de aprendizaje 5&�� %�� -�� "�� /�� '��% ��%�� &�� %�� '��

Cambios de estado de la materiaSeguramente, alguna vez habrás observado, �� de sol intenso, pero con una leve llovizna, �� '�� `�� <�� %��'� ��temperatura del día iba en aumento. Esto ��8�� -tura, la materia puede cambiar de un esta-��'�� %��/�� %�� `�� <�� %�� 8�� -to de temperatura, comienza a derretirse, ��

� ��%��

Química I

48

7�� `� ��<�� '��'��se pueden representar mediante el triángulo de la página anterior. Por medio de �� %��/��`�k o Ec<��/�� -ble cambiar su estado, como se muestra en la siguiente tabla.

Cambio de estadoReacciones de sus

moléculasSe denomina

!�� Aumenta su Ek ��

!��%� Aumenta su Ek $��

!��%�`�� < Aumenta su Ek

�� `�� <

!�%�� Se reduce su Ek !��

De gas a líquido Se reduce su Ek &��

!�� Se reduce su Ek

$��`�� <

En estado gaseoso Se reduce la temperatura �� 7��'��

Actividad de aprendizaje 61) � %�� /�� %��

�� /�� 8

� $��`� ��<

� &��

� !��

� $��

� ��

� ��

� 7��'��

2) �� % ��%�� conclusiones.

Cambios de la materia�� 8�� %�� % �� '� ��

Fig. 2.7 Cambios de es-tado de la materia


49

��'�� 7�� /� �� '�� $� �� %� �� ' �� '��8

1. Cambios físicos8�� '� ��-*��% �%�� 6� ��%��%�� %�� %��-cada en tales cambios generalmente será pequeña.

2. Cambios químicos8 �� '� �� /��reacciones químicas. =��7�� %�� '��

3. Cambios nucleares8 ��-��^��=��' �� '� �� 7�� %�� 8�� '�� ^�� *�+��%��^�� *�� %� ��'� ��% ��

Actividad de aprendizaje 7�� '�� -�� 8'��

Cambio o fenómeno Tipo

1 7�� Z��

2

3

4

5

6

7

Síntesis�� 8

1. =��

2. 7��

3. Un diagrama sobre los cambios de estado.

4. & ��'� �� '� ��

Química I

50

Rúbrica para registrar el logro de competencias genéricas de la sesión B



Niveles


|�$�� se comunica.

4. Escucha, �� pertinentes en distintos ��mediante la ��de medios, ��%��herramientas apropiados.

w�@�� mediante representaciones ��%��matemáticas o % ��

]$�� %��creativa. ]6 �� ]\�� relaciones entre diversos conceptos.]��modelos para la �� '��

3. Piensa � �� "��

5. Desarrolla innovaciones �� soluciones a problemas a partir de �/��establecidos.

5.1. Sigue �� procedimientos de manera �"��comprendiendo ��de sus pasos �� alcance de un ��

]$�%��instrucciones que se le indican.]9�� pasos para resolver un problema.]$�%��%��]\��procesos que sigue con el alcance de un ��

&�� 8

Rúbrica para registrar el logro de competencias disciplinares




Niveles de logro


5. Contrasta los resultados obtenidos ��%�� conclusiones.

Describe las características de los estados ��% �%��los cambios de la materia.

@�9��% �%�� 2. Describe las características ��'��químicos de la materia.3. Utiliza el concepto de cambios de estado para �� '��'��del ambiente.

&�� 8


51

Sesión C. Tipos de energía y sus características

Energía7�� %�� !�� %�� '� �� '�� '�� /��6� �� *�� %�� %�� '�� '�� 4�� %��considerada como el principio de actividad interna de la masa.

Unidades$�� %��/ �� algún cambio estándar.

7�� `joule<�� 3�=`=��-��/ ��3 ��<�

� Una caloría `��<�� % ��Celsius de temperatura a un gramo de agua.

� @&��w�@k��

� 7�� `��<� �� % ��&��% ��%��@��@��

� @3�=�� % �� @��`w?w%<��%��

@3�=�|?|��|?|��7�� %�� 8

@��@0��@�@�7 � %`��<

Características y manifestaciones de la energía7�� %��'�� '� ��8�� %�� /�� /�� +�� %�� -��8��/��7�� /�� 6�� %�� '� �� %�� $� �� p.

Química I

52

6� ��% ^� �� `�<�� `��%<�� `�<�� =�� %��

�� 8

��`�<`�<

��`�%<`�<

��`0��<`�� <��

�� %��%��%�� '��-�� %�� 8

EP �`�<`%<`�<

�� %��8

&�� %�� w�%��encuentra a una altura de 10 metros.

!��8

��w�%

��@��

%��k��2

EP ��

�� 8

EP �`�<`%<`�<

!�� 8

EP �`w�%<`��k��2<`@��<

EP �`J��|0<`@��<

EP �J�|��

7�� %��/�� /�� -��+� �� o EC. Este tipo de energía es observa-�� 8��/�� !��/��#��`�<�� `�<�

E�oEC�mV2

2 E�oEC��2

1

2

&�� %��/��J��millas/h.

!��8

��J��J��%

�� |��k��

EC��


53

�� 8

EC� mV2

2

!�� 8

EC� `J��%<`|��k��<2

2

��@��J��

Actividad de aprendizaje 8I. 9�� %��/��8

1) ��%�� 8

2) =�� 8

3) =�� 8

4) 7�� %��8

5) =�� 8

6) ��%��8

7) =��'�� 8

8) ��%��"��8

9) =��*�8

10) =�� 8

II. &�� %��@�|�%�� @|�� `\��@w@�@|��<

III. !�� %��/��@J��%��J��`\��w?�@��<�

Beneficios y riesgos en el consumo�� %�� -�� %�� '�� &�� %�� $�� '� �� %��la humanidad podría detenerse, lo cual nos haría retroceder a los tiempos en que ��

7� �� %� � �� '�� /�� `��-�� <�� %�� &�`��de carbono), CO2`�� <�$�2`��' �<�0��`�� %��<�� 7��' ��%��

Las principales '�� %��en el mundo son �� 7�inmensa quema de estos hidrocarburos

��'��-��_��}de energía, pero �� /�centros generadores de contamina-�� %��

Química I

54

�� %�� &�� %/�� '��`�� %�� <�� '��% �� %� ��-�� '�� %�� % ��&��&�2`�� <%�� '� �� %�� ' �� "�� ' �� %�� '��% ��%�� '��

6� �� %�� %��' �̀ SO2<�� ' �`SO3), al combinarse con la humedad, generan la llamada lluvia ácida, �� /��'�� &�2 en O2`��%��<�%�� ' �� '� �� %��solar en energía química.

� �� *� 4�Y� � `�� =��<�� '�� %�� ' �� '�� %�� de la humanidad.

Actividad de aprendizaje 9I. 9��%�� %��`�� -

��%��/ �� /�� <�� -�� 7�� 8

� $�%��

� 4��

� 3��

� Riesgos

� \�� %��

II. Contesta las siguientes preguntas, investigando previamente lo necesario para �� 8

� �&�� 4�Y� ��

� �Z�/�� 4�Y� �� %� ��

� �Z�/�� *��-�� %��


55

Aplicación de energías no contaminantes7�� %�� ̀ � �� -%�� % ��/�� <�� '� �� %��'� �� `�� <�� -piente cerrado llamado biodigestor. A partir de la biomasa, se generan combustibles ��%�� %��4�� #/��

7�� %�� %��'�� %�� %�� '� ��por la energía que recibimos del Sol.

��%�� %�� '� �� %��/�� a su vez, mueve un generador, lo que permite obtener electricidad.

La energía nuclear surge de las partículas llamadas nucleones, así como �� ^�� %��^��*�`k�?#�� <�� `��?#�� <�7�� %�� ^�� 7�� %�� -��|�� {��`|��#��<�

�� %�� '�� `=<�� %�� %�� /��+�� %�� '� -��/�� %��/�� %��

�� /�� %�� +��'� �� -peraturas de 400 a 500 o&�� @?��'� ��

Actividad de aprendizaje 10I. !�� %�� %��

�� '� �� %��-��

II. \�� %�� %�� tus respuestas con tus compañeros.

1) �&�� %��%� �

2) �&�� %�� -�� %� ��

Síntesis1. � %�� %�� %��

�� *� ��

1) ��/�� %�� *� ��8cuando comienza a ascender por la primera pendiente o cuando alcanza la ��6� ��/�

Química I

56

2) �Z�/�� %��8�� J��'� ��@��

3) =�� ' �%�� / �� %�� %��/�� %��total.

4) �Z�/�� %��8��%��

5) �Z�/ �� %��8 �� %�� %�� respuesta.

2. ��%�� %�� '� �� 9��/�� %�� /�� '� ��

1) 4�� 8

2) 4�� 8

3) 4�� '�� %�� 8

4) 4�� %��8

5) 4�� 8

6) 4�� 8

7) &�� %�� 8

8) &��'��%�� 8

3. 6 �� '�� muestre el uso de energías alternativas.

Rúbrica para registrar el logro de competencias genéricas de la sesión C



Niveles



@@�&�� al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.

11.1 Asume una actitud ��'�� de problemas ambientales en los ámbitos local, nacional e internacional.

]9��instituciones que promueven la � ��ambiente.]#�� /por los problemas ambientales.]\�� ambiente.


57



Niveles


3. Piensa � �� "��

5. Desarrolla innovaciones �� soluciones a problemas a partir de �/��establecidos.

5.1. Sigue �� procedimientos de manera �"��comprendiendo ��de sus pasos �� alcance de un ��

]$�%�� que se le indican.]9�� entre los pasos para resolver un problema.]$�%��%��]\�� que sigue con el alcance ��

&�� 8

Rúbrica para registrar el logro de competencias disciplinares de la sesión C




Niveles de logro


2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ��%��vida cotidiana, asumiendo �� /��5. Contrasta los resultados obtenidos en una ��%�� comunica sus conclusiones.

Argumenta la importancia que tiene la energía en el cuidado del medio ambiente.

]!�� características de los ��'� ��energías.]4 %��importancia que tienen las energías limpias en el cuidado del medio ambiente.]6 ��responsable de la energía.

&�� 8

RealimentaciónI. $�� % �%��

`��%��<�� %�� 8

Química I

58

II. !� �� /�� `�<��'��`Z<��se trata de un cambio químico.

7�� `<

7�� `<

El estiramiento de una liga `<

7�� `<

7�� `<

III. &��' �� 8

1) Energía que proviene del viento.

2) Energía que presentan los cuerpos en reposo.

3) Energía que proviene del agua.

4) Energía que presentan los cuerpos en movimiento.

5) Energía que es captada mediante celdas.

6) Potencial


59

� 6�� `<

� $�� `<

� &��/�� `<

� �� `<

� �� `<

� 0�� `<

IV. 7�� que se te pide en cada caso. Asegúrate de entender bien las preguntas, antes de responderlas.

1) �Z�/��7�� %��

2) �Z�/�� %��

3) �&�� %��

Actividad experimental 1. Propiedades de la materiaObjetivo

9�� %��

Materiales

3 vasos de precipitados

|��

w��% ��`?�7<

�� `w��&<

Mechero de Bunsen

��

� ��/

6�� /��

Sustancias

5 mL de aceite

25 mL de agua

?�7��

2 mL de anticongelante

?�7��%�� `&3HkO3)

1 mL de colorante

Antecedentes

'��*��*��*��A�� son aquellas características que permiten distinguir ��'� �� 6�� físicas � químicas. Las primeras son �� '�� -�� '��

Química I

60

A las características que se relacionan con la manera en que cambia la ��/�� como propiedades químicas�� -�� /��

Procedimiento 1. Punto de ebullición

En un vaso de precipitado, coloca 25 mL��%��/�� %� �� \��procedimiento, pero utilizando ahora 25 mL de anticongelante.

4�� 8

Procedimiento 2. Densidad

En un vaso de precipitado, coloca cuidadosamente 5 mL de cada una de las siguien-��8��%��%�� 4% �%��%�� *��-��

4�� 8

Conclusiones

�� 8

Procedimiento 1

1. �&��%��%��

2. �4��/��'� ��

3. �Z�/� ��

Procedimiento 2

1. �&��


61

2. �&��8��%��%��

3. �6� ��/�� '��

4. �&��

5. �� /�� "��el agua.

Actividad experimental 2. Materia, energía y cambiosObjetivo

9�� Z�� '�� %��

Materiales y cantidades

��

|�� `?��7<

Papel de estraza

|��

Agitador de vidrio

� ��/

Espátula

w��@�× 150

6��

Y ��

Pinzas para crisol

Mechero de Bunsen

Bloque de madera de 5 cm × 5 cm × 2 cm

Sustancias

?�7��'^ �� `�2SO4)

?�7��`&2H5OH)

@%�� %��Z�6�`�#��4)

@?��4�� `&�<

��?%�� `9<

��?%��'�� `&�$�4)

?��%��`#%<

Química I

62

J�7��/�� `&4H10O)

4%��`��<

Antecedentes

7��% �%�� %��7�� '� �� 4��-ran la naturaleza íntima de la materia, se les conoce como '��'��+��'��

��&��B��@��A��A��*��de energía química

1. �� ?�7��'^ ��-�� +�� @%�� %��

Precaución: no toques con las manos ninguna de estas dos sustancias, porque producen graves quemaduras. Mantenlas separadas.

2. &�� /��/��de estraza impregnada de alcohol.

Introduce el agitador de vidrio en el vaso ��'^ �� /��-�� %��adheridos al agitador algunos cristales del perman-ganato. Observa lo que ocurre al entrar el contacto las dos sustancias.

4�� 8

��%��%�� 4�� 8

Procedimiento 2. Cambios de la materia, aplicando calor

�� ?%�� +�� ?%��'�� +�� |�7��+��^��|�7��%��destilada.

Procede a calentar cada uno de ellos hasta que se observen cambios en �� &�� cuál lo hace primero.


63

P��@�G��A��\�*��H��&��]�&�=��

4�� 8

$�� %�� /�� "�� #�� \��

utilizando el alambre de cobre.

4�� 8

Procedimiento 3. Enfriamiento del ambiente a partir de la energía química

�� %�� J�7��/�� -dera.

�� '�� -� �� 6��

4�� 8

Química I

64

!�� %��8

Sólidos Líquidos Gases

�� '��8

Cambios físicos Cambios químicos

1. �Z�/��' �� %�� -� �%��'^ ��

2. �Z�/��'� �� %��%��

3. �Z�/�'� ��


65

Evaluación de la competenciaRúbrica para registrar el logro de competencias genéricas del bloque



Niveles


|�$�� comunica.

4. Escucha, interpreta ��pertinentes en distintos ��mediante la ��de medios, ��%��herramientas apropiados.

w�@�� conceptos mediante representaciones ��%��matemáticas o % ��

]$�� %��creativa.]6 �� ]\�� relaciones entre diversos conceptos.]�� '��

3. Piensa crítica � �"��

5. Desarrolla innovaciones �� soluciones a partir de �/��establecidos

5.1 Sigue �� procedimientos de manera �"��comprendiendo como cada uno de sus pasos �� alcance de un ��

]$�%��instrucciones que se le indican.]9�� entre los pasos para resolver un problema.]$�%��%��]\��procesos que sigue con el alcance de un ��


@@�&�� al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.

11.1 Asume una actitud ��'�� de problemas ambientales en los ámbitos local, nacional e internacional.

]9��instituciones que promueven la � ��ambiente.]#�� /por los problemas ambientales.]\�� ambiente.

&�� 8

Química I

66

Rúbrica para registrar el logro de competencias disciplinares del bloque




Niveles de logro


2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de ��tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones /��

Comprende el concepto, la ��las propiedades de la materia.

]�� ]!�� 8��'��químicas.]6 ��responsable de la materia para el cuidado del medio ambiente.

5. Contrasta los resultados obtenidos ��%�� conclusiones

Describe las características de los estados ��% �%��los cambios de la materia.

]9��% �%�� ]!�� características de los ��'��de la materia.]=��cambios de estado para �� '��'��

Argumenta la importancia que tiene la energía en el cuidado del medio ambiente.

]!�� características de los ��'� ��energías.]4 %��importancia que tienen las energías limpias en el cuidado del medio ambiente.

&�� 8


67


� Construye modelos atómicos a partir de las aportacio-��

� 9��

� Reconoce la importancia y las aplicaciones de los ��

� !�� %� ��

Bloque IIIExplicas el modelo atómico actual y sus aplicaciones

68


� #��

� &�� `�^�� ^�� masa)

� &��%� �� ^��

� Los isótopos y sus aplicaciones


Competencias genéricas y atributos

w�� %��

w�@�� %��-��% ��

?�!�� /��

?�@$�%�� "�� -��

@@� &��

@@�@&�� %��


|�� %�� /��

w�� %�� '� �� %�� '�� -��

?�&�� %��

��

��!��*�� '�� -��

@@�4��%�� %��'��'�� %��

69

Dinamización y motivación$�%� �� %^��-��`�� /�� <�� %�� %^�'��*��%�� '� �� \�� %^�� %��%��*�� /�� %�� /�� '� �� %�� %��

Contextualización4��%��8

#� %� ��'��'� �� '�� $�� %�� -��%�� /�� %�� '�� % �� -�� /�� % �'�� %�� %��'� �� !��'� ��#� %� ��*��{�� '� ��%�� %�� %��-��/�� *��!��/��/�� #� %� ��*�� %�� *��%��%��'� �� %�� &�� %�� %��%��#� %� �� %��'�� % �� 7�� '�� /�� '��*��

Química I

70

Actividad de aprendizaje 1&�� %�� %��8

1) �& ��/�� /� ��#� %� ��

2) �Z�/�� {��

3) �6� ��/�� '� ��

9��%��

\��/�� -��

Sesión A. Aportaciones históricas al modelo atómico actual

Primeras aproximaciones al modelo atómico4��% ��%��|��*��'�% ��%� Leucipo�� *�� '� �� %^�� Demócrito�� %� ��^�� átomo�� %�� _��}�4 �� '� % ��%�� 7��!��

�� '��%��9��%�/John Dalton�� @k�J�@k�k�� %�� `�� <�

7�� '� ��por partículas ��se conoce como ��

Explicas el modelo atómico actual y sus aplicaciones Bloque III

71

La teo ��!��%��8

1. _7��`��<��'� �� %�� }�

2. _7��'� �� '� ��}�

�� !�� '� �� %�� '� �� 7�� `7��7�� <� la Ley de �� `7��6 ��<� ��7�� ^��`7��!��<�� 7�� ̀ 7��\�� {��<�!��

!��/��!�� %��9��*�@k�� '��%�/ Joseph John Thom-son�� /�� %�/��- � �� /�� %��

6� �@�@�� \�� -��'� �� 0�� %� ��

��@�@@�Ernest Rutherford�� '�� %�� % ��&�� '� �� *��^�� /��'� ��

��@�@J��'��/Niels Bohr��\�� '� �� %�� %��!�� 3�� ^��

Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld �� 0��3�� /�� '� �� %�/�� ^��

��@�|��Erwin Schrödinger�� 3�� %�� ^��4��%�� -�� %�� 3�� %�� %��-�� =�� %�� `%� �<��

Dalton es considerado el padre de la teoría ��

��'�� -��para representar su ��

Química I

72

&�� %� �� /�� /��@�|�'�� -�� 6��!�3 �%��3� ��$�� %� �� %�!��^�� /��!��$�� %� �� '� �� %�� -��/��

Actividad de aprendizaje 2

El cubo atómico � !��/��_4��

��}�'� �� % ��

� =��

� 4 ��/��

� \��%�� %�� '�� -��%��

� ��%�� % �� %��

� 6 �� ' ��


73

Síntesis �� *�� -��

Rúbrica para registrar el logro de competencias genéricas de la sesión A



Niveles de logro


|�$��

w��interpreta y emite ��pertinentes en distintos ��mediante la utilización ��%��

w�@�� ideas y conceptos mediante representaciones ��%��% ��

]$�� %�� ]6 ��redacción propia para �� ]\�� relaciones entre �� ]��para la representación ��'��

J�6��crítica y �"��

?�!�� y propone soluciones a partir de �/��

?�@$�%��instrucciones y procedimientos de manera �"��comprendiendo cómo cada uno de sus pasos �� alcance de un ��

]$�%�� ]9�� entre los pasos para �� ]$�%��%��]\�� %��con el alcance de un ��





Niveles de logro


w�� %�� y sistematiza la ��'� �� %�� '��y realizando ��

Construye modelos atómicos a partir de las aportaciones ��

]\��aportaciones al modelo atómico ��

Química I

74




Niveles de logro


?�&�� %�� y comunica sus conclusiones

]9��características de los ��'� ��

��!��*��o prototipos para �� '�� o demostrar principios ��

]!�� características de los ��'� �� %��|�4 %�� %��limpias en el cuidado ��

Sesión B. Partículas subatómicas

Partículas subatómicas y sus características más relevantes�� 8�� núcleo positi-vo`'� �� <�� corteza o envoltura� ��/�� orbital `'� �� <�� 6� ��%� ��%�� %�� %�� 7�� Z��%�� el electrón� el protón y el neutrón��partículas subatómicas fundamentales�

El electrón y el modelo atómico de Thomson��@k�� Thomson�� /��*�� /�� %�� /�� *�� '� ��'��


75

4�� %�� $��"�� %�� 6� �� %� �� /�� %�/��3�� %��!�� '� �� $�� -�� %��/�� %��

Electrón�6� �� %��%��`�<��_e}�7�� '� �� %� �� ^��$�� 8��@@�@�{|k%�@�@kJ�� %�� Joseph John Thomson.

Eugen Golstein: el protón y los rayos canales��@kk��'��%��Y�� 6� � �� %��%�� '� �� /�� %�� /�� &��

� Protón. �� _p}� $�� %��/�� `¡<�'� �� @��|?|�@�-24 %��'�� '��Eugen Golstein.

El neutrón y los experimentos de Chadwik��@�J|�� %� �� \�� '� ��'��%�/��&�� %��/�� /�� $� �� '� �� ^�� %��

!��*��/�&�� -�� '��^�� %�� '� �� %�� -�� -��%�� 9��%�� '� �� @¢�

� Neutrón. 6� ��_n}�0�� %��/�� %� � �� `�< � `¡��<� �� ^�� $�� %� �� `@��wk|�@�-24 %<��'�� '�� %�/ James Chadwik.

��%�J�@!��

��%� J�| =� �� 8 ��

Química I

76

Átomo

7�� átomo � �� % ��%�átomos� �� %��_��}� �� *��

Número atómico

��^�� 6� ��^�� ^��^�� /�� ^��

0^�� ^�� ^�� ^��

Masa o peso atómico

7�� \�� %��@�� `�� %��@��<�0�� %��6� �� %��^�� 7�� 4��^��

#��4��^�� ¡�^��

��/�� &��`��<�%��

Número de masa�$� ��

��%��%�� ^�� ^�� 8

4��^��

��

��^��

Actividad de aprendizaje 2\��%�� '� ��8

1) &�� '� �� *�� -��


77

2) ��'� �� %��^�� 8

ElementoNúmero

de electronesNúmero

de neutronesNúmero

de protones

#��%��

6��

6��

Bismuto

Mercurio

Síntesis1. !��%��/ ��8

a) Átomo

b) 0^��

c) Masa atómica

d) 0^��

2. &��%��8

Elemento Z A Protones Neutrones Electrones

$��

$��

$��

Yodo

4 %��

Química I

78




Niveles de logro


|�$��

w��interpreta y ��pertinentes en distintos ��mediante la utilización de ��%��

w�@�� y conceptos mediante representaciones ��%��% ��




?�@$�%��instrucciones y procedimientos de manera �"��comprendiendo como cada uno de sus pasos �� alcance de un ��


&�� 8





Niveles de logro


w�� %�� y sistematiza la ��'� �� %�� '��y realizando �� sustentan los procesos para la solución de � ��


@�\�� |�!��^�� ^�� J�\��relacionados con partículas ��

&�� 8


79

Sesión C. Isótopos y su aplicación

Isótopo��*�� $�� %�� /�� -�� ^�� %��/�� 7��^�� '� ��masa atómica se llaman isótopos del elemento.

7�� -�� 7�� '��'� ��$��|@�� +�� `��<�

4�� ||��k��6� �� %�� ^��'� ��^�� ^��`�^�� %��@<�&�� primer isótopo (protio)�� ^�� -��@+��segundo isótopo (deuterio)�� ^��^�� |+��tercer isótopo (tritio)�� ^�� J�7�� @�� /��

7��%��%��8

A

ZX

��X��+z (subíndice), ��^�� -�� ^�� +�A (exponente<��^�� ^�� ^-�� ^�� 6� ��^�� '� �� ^�� `4� <�

Química I

80

��^�� '� ��%��8

0^�� ^�� ^��

��8

Nombre NotaciónNúmero de electrones

Número de protones

Número de neutrones

6 �� %�� @ @ 0

Deuterio � @ @ @

� �� @ @ 2

��8@��|��J��

�� '� �� %��8�� -� ��%��%��^�� &�� %�� %��8�� %��¤@�� %��¤|�� -%��¤J�� 8

510B y 5

11B�� ?� ��?�� +��%��?� ��

Actividad de aprendizaje 3I. ��%�� @w��

�� @|�@J��%��8

Notación del carbono

Notación 1 Notación 2 Notación 3

&� ��@| C C �� ¤@|

&� ��@J C C �� ¤@J

&� ��@w

�

@|

�

@J

@|

@J

@

@

2

@

J

@


81

II. ��%��8

Isótopos del carbono

Número de electrones

Número de protones

Número de neutrones

&� ��@|

&� ��@J

&� ��@w

7�� '�� /�� &�� /��'�� -�� % �'�� 8��'��% �� % �� '��7�� -�� %��%� �� k��8

7� �� !�� '� �� 4��%�� 4�� %��@�

k��%��@�� %�� @|

�&�� @|��7�� /��%��8

¥��¦��

��8

� � =��' ��

� mi = ��

��8

7�� %��k?¢�� %�� @?¢�� \�'� �� \��-��@��k��|��@?�w�� %��%��8

� ¥��¦��

� ¥��`��k?<`@��k��<¡`��@?<`|��@?�w��<

��|�� -��83��0��6�$��#��4�§�0��\��9�&�6 ��4��3�<�

Química I

82

� ¥��@��kw��¡��J�|��

� ¥��@��k@?

��8

�� |��8�� {@|��@|�� k�k�¢�� {@J��@J��JJ�� -�� @�@@¢�&�� ' ��%��

Solución8 �� '� ��`�� @��<�$��_�� -��} �� %��8

Isótopo Masa (uma)Abundancia (decimal)

Contribución a la masa

&� ��{@| @|�� kk� =��@@�k��k

&� ��{@J @J��JJ� ��@@@ =��@wwJ

Masa media =��@|��@@@

Actividad de aprendizaje 4�&�� 3

6Li y 37Li� �� -

�� w�¢��|��¢� ��@�� @��%��/� ��


83

Radiactividad4��%��9��'��' ��/Henri Becquerel�� - �� '��% ��#�� %��'�� % ��7�� '�� '��% ��7�^��%�� -��

��/�Marie y Pierre Curie�� *�� /��'� �� % � �� `��

�� 6��<� �� -� �� 3�� 4

��'��#� ��&� ��`�#� ��$��<��radiactividad��

�� '� �� % � ��4��*�� *�

��

7�� '� ��

�� $�� '� ��-�� /�� %��`{<�� `¡<��%�/��

La radiactividad �� %�� %�� %��% � ��^��atómico. �� '� ��

!�� 8�� '�� %�� % ��+�� -��^��+��%��

1. ��A��)��D�$� �� ¨��w|��w|¨�� %�� %��/�� `¡|<�$�� %�� J|��J|��?�@�-24 %�

4�� /�� %��4��^�� /�� '� ��^��

2. ��A��=��D��$� �� ©��0 -1e o ��B��$�� %�� %��/�� (-1)�� /��

7�� ' �� '��-��/�� %� �`�� @��@�{|k%<�$�� ^��

��%�J�J\��8��

Química I

84

3. #��&&��D�$�� '��% ��%��+�� '��_��}�� *��-�� %�� %�/�� -%�� -��$�� %�� /��

�� ' �� /�� %��^�� ^�� %��6� �� -�� _�� }��

6�� %�� -��

�� ^�� %�� -� ��'�� '� �� -��'��

Utilidad de los isótoposEl isótopo radioactivo del carbono–14`14C)

$�� %��%�� 14C se encuentra ��'� ��%�� '��%��

Isótopos del cobalto

��'� �� 3@|��¤�� ^�� % �'�� $��||��

Isótopos del yodo

��J��¤@|�� ¤@J@� �� k�� -��%��

Isótopos del plomo

�� -��

4�%�� -�� `99Tc< �� -� �� %��`��<��¤@J@ �� %�� k��¤�� %��

&�� %��-�� /tipo de armas se

emplearían en una �� Y�� #��8_0��/�� palos y pie-� �}�


85

�� ¤@w�� -%�� %�� %��%^�'�� %��/�� %�� %��4�%�-�� *�� /�� /�� 7��

Actividad de aprendizaje 5!�� %�� %�� -��` ��<�� ¤??��¤|w��-��¤�� ¤@�� '�'� �¤J|�7�� %� �� 8

� $��%��

� 4��

� 3��

� \��%�

Síntesis1. � %��%��

��

2. &�� '��

3. \�� '�� -�� %�� '�� 8

Dominio del tema

Puntualidad en los

tiempos asignados

Responsabilidad

Sustento adecuado

de argumentos

Actitud colaborativa

Respeto y tolerancia hacia los demás

compañeros

��8ªªªªªªªªªªªªª

Química I

86




Niveles de logro


|�$��



]$�� %�� ]6 ��redacción propia �� ]\�� relaciones entre �� ]��modelos para la representación de un '��



?�@$�%��instrucciones y procedimientos de manera �"��comprendiendo cómo cada uno de sus pasos �� alcance de un ��

]$�%�� ]9��relación entre los �� ]$�%��%��]\�� %��con el alcance de un ��

��6� �� en la sociedad

@@�&�� al desarrollo ��de manera � ��acciones ��

@@�J&�� al alcance de un �� los intereses de �� %�plazo en relación ��

]��%�� %�� ]\��relación de sus acciones en el ��%�� %��

&�� 8


87





Niveles de logro


|�� de la ciencia y la ��%�� /��sustentan los procesos para la solución de � ��@@�4��%�� %��'��'�� %��

Reconoce la importancia y las aplicaciones ��

]&�� ]!�� %�� ]\�� %�del empleo de isótopos en ��'� ��

&�� 8

Sesión D. Modelo atómico actual de la mecánica cuántica (números cuánticos y configuraciones electrónicas)

Modelo atómico actual�� %��999��9�� %�� -�� "��

��*��@��#��6��̀ ��<� ��- ��_7�� %��}�

7�� '��/��4�� la empleó para �� '��-��'��/��

Química I

88

��$�� %� �� &�� '�� '�� /��

7�� ^�� -�� %��

�� '��8

1. �� 0��3�� %��8

� 7�� %� �� %��&�� %��

� &�� %�� %��'� ��

� �� '� �� %�� %�� '� �� 4�� %�/��

� &�� %�� % �� -��

W3W3W2W3W3W2

W3W3W2

E=h-f

��%�J�w��

Naturaleza dual de la masa sugerida por Louis de Broglie

!�3 �%��

Principio de incertidumbre de Werner Heisenberg

4�� %^��

�� 3 �%��6 �� %�� %�� función de onda (ecua-ción de onda)�$�� %� �� 3�� *��

La situación de los �� %�� -�� -presan mediante ��^��


89

Números cuánticos7��^�� %��

$� �� 8n, l, m, s.

Número cuántico: n (principal o primario)

��3�� niveles de energía, ��*�� 7�#�0��6�Z��^�� `�<��@�|�J�w�?��&�� n�� %�� ^��

�� %�� '�� %��%� ��'� �� -�� %�� '� �� ^�� %�� ^��

7��8�

K s

7��7��8��

L

s

p

7��#�� 8��

M

s

p

d

7��0�� 8��'�

N

spdf

Número cuántico: l (azimutal o secundario)

��parámetro l� ��^�� '� ��%�� %�� ^�� %��

Química I

90

�� 8s, p, d y f�&��'� ��'� �� de l�7�� %�� +�� l�� {@�

� ��`Sharp8��<�

� ��@`Principal8��<�

� ��|`Diffuse8��'��<�

� '�J`Fundamental8��' �� <�

Número cuántico: m (magnético)

&�� %�/�� %�-�� %� �� el efecto Zeeman�� 6�� @k��%�� 6 ��0��@��|�$�� n y l se le aplica un ��%�/�� {�� %�/�� -�� ^�� m�

&�� l ��`|�¡@<�� m�� %�de –l�¡l�$�l�0�m��/�� 0��-capa s��/� ��'/ �� "�� %-�/��$�l�@�m�� {@��¡@�� %��p�� %�/�� %�� número cuántico m �� %/��cuando estos se encuentran sometidos a ��%�/��

�� ^�� $�%^��^�� m�� %��

�@� �� 0 s

��J� ��«@ 0 @ p p p

��?� ��«2 «@ 0 @ 2 d d d d d

'�� «J «2 «@ 0 @ 2 J'''''''

�� px� py y pz� $� �� %�/�� p��%�� %��7��d�� ?� ��/��"��%�/-��%��dxy�dyz�dxz�dx2-y2 y dz2��

=�� %��\��#6�`\�%�� %/��#�� 6 ��encontrar un �� <�


91

Número cuántico: s o ms (espín)

&��$�� Y� �� %�/��%/�� '��% ��-� �� %��_��'� ��}��'�� '� �� 6� �� %�/�� % ��8�� ?@%� �� %� �� $��%� �`��<�� /�� %��^�� ¡@�|�{@�|�� "��8�¡@�|��{@�|�

Los orbitales atómicos

&�� %�� %��n, x, y��n es el �^�� +x��%��s�p�d�f�� -��^�� @�|�J��/�� +y��^��

Actividad de aprendizaje 61) � %�� % ��%��'� ��

�� %��s�p�d y f��^��

2) \�� '� �� -'� ��%�� %� ��

La configuración electrónica&�� 7��%� �� consiste en la ubicación de los electrones en los orbitales de los diferentes nive-les de energía�� %�� %��*��

1. 6 �� 6��%� ��8 _!� �� %�� ^�� }�� -�� 8_�� }�� ^�� '� �� %�� 2n2�4��8

» ��@��|`@<2�|�� » ��|��|`|<2�k�� » ��J��|`J<2�@k�� » ��w��|`w<2�J|��

2. 6 �� % ��`\�%��Building–up o de Aufbau<��-��/��Principio de construcción��8_&��-� ��*�� %��}�

Química I

92

6� �� ¡�� %��

��%�� %��-% ��\�%��%��%�� "��@�� '� ��

11s

22s

32p

43s

53p

73d

64s

84p

104d

134f

95s

115p

145d

126s

156p

167s

197p

186d

175f

Fig. 3.5 \�%��%�� %� ��

�� %��1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d,7p. 6� �� %� �� %�� '� ��%�� \�� ^�� ^�� &�� %� �`��<�� !�� ^�� cada ��%��8

Subnivel Número de orbital Electrones Representación

s @ 2 s2

p J � p�

d 5 @� d@�

' 7 @w '@w


93

6� �� %� �� 8

� $�� número de electrones��6� ��conocer el número atómico (Z)�� \�-�� ^�� %�� ^�� ` ��¡<�

� =�� %��-�� ^��`��@<�

� \�� `�|�–��–��@��– �'�@w�–<�

��8

1s22s22p63s1Nivel deenergía

Subnivel de Z

Electrón devalencia

Número de electrónes

$�� %�� %� �� %�� 8

Elemento No. atómico Configuración electrónica

� @ @@

0 7 @2 2s2 2pJ

�� |� @2 2s2 2p�J2J�� 4s2J��

Kr J� @2 2s2 2p�J2J�� 4s2J�@� 4p�

Actividad de aprendizaje 7�� %� �� %��8

a) Calcio

b) $��

c) \��

d) 4��' �

e) Berilio

Química I

94

Representación gráfica o diagrama energético7� �� % ��% �� %/�� $�� -��`�^�� <�� `"��<��en cuenta el Principio de máxima multiplicidad o Regla de Hund, ��-��8_!�� ocupan orbitales separados y �� }�7� �� % ��%� �-�� %��

� 6� � �� "��8↑↓ � 6� � �� 8_____

� $�� "�� 8

↑↓1s

��8

�� ' � ��^�� Z=16� �� @�� 8

Representación gráfica:

1s 2s 2px 2py 2pz 3s 3px 3py 3pz

�� |�� 4�� %��`%� �<��

La Regla de Hund �� %/�� /�� +�� %��%��


95

Actividad de aprendizaje 8�� % ��%��8

��%��

#�%��

Cromo

��

4��

Litio

Configuraciones y diagramas energéticos con la técnica de Kernel6� �� %� �� % ��^�� -� ��`�� <��/�� `�� <��%�� `��0��4 �� \�<��%� �� `��^��k�—��He��|�—<�

Química I

96

7��%� �� %��82��8@s 2

@�0�8@s 2 2s 2 2p �

@k4 8@s 2 2s 2 2p �Js 2 Jp �

J�� 8@s 2 2s 2 2p �Js2 Jp � 4s2 Jd @� 4p �

54��8@s 2 2s 2 2p �Js 2 Jp � 4s 2Jd @� 4p � 5s 2 4d @� 5p �

k�\�8@s 2 2s 2 2p �Js 2 Jp � 4s 2Jd @� 4p � 5s 2 4d @� 5p ��s 2 4f @w 5d @��p �

6� � �� %� �� %� � �� /�� %�� 8

¯��°8 �� %� ��

¯0�°8 ��

¯4 °8 �� %�� %��

Ejemplos:

1. �� &,�� '��^��%�� 8

&�� ^�� ̀ �&<�� %��%��^�� *�� ¯2��°,��|�� '�� '� �� 8

7��%� �� % �� 8

6C=[2He]2s2,2p2

2s 2p 2p 2p

6C=[2He]:

2. 38Sr = ��%� � �� +�� [36Kr].

$��%� �� % �� 8

38Sr=[36Kr]5s2

5s

38Sr=36[Kr]:

3. 78Pt ��%� � ��

$��%� �� % �� 8

78Pt=[54Xe]: 6s2, 4f14, 5d8

78Pt=[54Xe]:

6s 4f 4f 4f 4f 4f 4f 4f 5d 5d 5d 5d 5d


97

Actividad de aprendizaje 9�� %� �� % ��%��/�� `�� <8

a) ��

b) = ��

c) 4��

d) � �

Química I

98

e) ��*�

Electrón diferencial$�� ^��&��'� �� %�� ^�� `��<�� \�%��

6� � �� /�� -��% ��`�� <�

��8

7�� ^�� '� ��"^� ��8

9F=[2He]2s 2p 2p 2p

��^�� $�� 8

��|��@��@�|

6� �� ^��

Actividad de aprendizaje 10�� ^�� '� �� %��8

a) \��

b) 4��

c) ��

d) 6��

e) Cloro


99

Síntesis&��%��'� ��8

ElementoNúm.

atómico

Configuración electrónica

Desarrollada Abreviada DiagramasNúm. de e— no

apareados

0�� %��

4��' �

Litio

��^�

Boro

\��

Bromo

0��

Cloro

#�%��

Química I

100




Niveles de logro


|�$��






?�@$�%��instrucciones y procedimientos de �� "��comprendiendo cómo cada uno de sus pasos �� alcance de un ��


&�� 8





Niveles de logro


��!��*��o prototipos para �� '�� o demostrar principios ��

Desarrolla las ��%� ��electrónicas partiendo del modelo atómico ��

@�!�� %�� ^�� |�9�� %�� %� �� J�� %� ��electrónicas para la determinación de las características de un ��

&�� 8


101

RealimentaciónI. �� /��

�� `�� <8

`<6� ��%� �� 43<6 ��

`<6� ��@@�@�¤|k% &!<��

`<6� �� %�� <��

`<6� �� %�� Y�<0��

`<6� �� %��%�� 9�<9��

II. �� %��8

a) 7�� 8

b) 4�� 8

c) 7�� 8

d) 7�� ^�� 8

III. \�� %�� %��8

a) �Z�/�� '� ��

b) �Z�/��^��

c) �Z�/��\��#6��

d) �Z�/��

Química I

102

e) �&�� -��

f) �Z�/��^��

Actividad experimental 1. Ensayo a la flamaObjetivo

9�� %�� "��

Materiales

� #�� 3��`@<

� �� `�<

� Y ��`@<

Reactivos

� ��?%�� `7�&�<

� ��?%�� `0�&�<

� ��?%�� `�&�<

� ��?%�� `$ &�2)

� ��?%�� `3�&�2)

� ��?%��'�� `&�$�4)

� ?��

� 4%��`��<

Antecedentes

4�%�� "�� %��'�� "�� 3��7��

�� %/�� %/�� 4�� %�� %/�� !��/�� % �� %��'� �� ' ��


103

��^�� %/�� %�� &�� % �� %�� %��'� ��7�� %��`�� <��%�� &�� %��

Menos energíaabsorbida

Menos energíaliberada

Más energíaliberada

VioletaRoja

Más energíaabsorbida

��%�J��0^�� %/��

Longitudes de onda

Ult

ravio

leta

Infr

aro

ja

Luz visible

Violeta Roja

400 nm 500 nm 600 nm 700 nm

��%�J��7��%��

Química I

104

Procedimiento

&�� %�� `% ��<�� "��$�� %�� -�� "�� `@<�

Ácidoclorhídricodiluido

1&��/��' ��

�� 6�� "�� `|<�

sustanciamuestra

2


105

\�� 7�� '� �� 6� �� /��"��

Colores de la Flama

Li Na K

Colores de la Flama

Sr Ba Cu

Observaciones

4�� %��8

Química I

106

Evaluación de la competenciaRúbrica para registrar el logro de las competencias genéricas del bloque



Niveles de logro


|�$��


w�@�� ideas y conceptos mediante representaciones ��%��% ��




?�@$�%��instrucciones y procedimientos de manera �"��comprendiendo como cada uno de sus pasos �� alcance de un ��


��6� ��

@@�&�� al desarrollo ��de manera � ��acciones ��

@@�J&�� al alcance de un �� los intereses de �� %�plazo en relación ��

]��%�� %�� ]\�� de sus acciones en el ��%�� %��

&�� 8


107





Niveles de logro


|�� los impactos de la ciencia y la ��%��consideraciones /��w�� %�� y sistematiza la ��'� �� %�� '��y realizando �� ?�&�� %�� y comunica sus ��procesos para la �� !��*��o prototipos para �� '�� o demostrar principios ��@@�4��%�� %��'��'�� %��


@�\��aportaciones al modelo atómico ��|�9��características de los ��'� ��J�&��

9��características de las partículas ��

@�\�� y sus características �� |�!��^�� masa atómica y �^�� J�\��sencillos relacionados con partículas ��

Química I

108




Niveles de logro


|�� los impactos de la ciencia y la ��%��consideraciones /��w�� %�� y sistematiza la ��'� �� %�� '��y realizando �� ?�&�� %�� y comunica sus ��procesos para la �� !��*��o prototipos para �� '�� o demostrar principios ��@@�4��%�� %��'��'�� %��

Reconoce la importancia y las aplicaciones ��

@�&�� |�!�� aplicaciones de ��%�� J�\��importancia y los ��%��'� ��

Desarrolla las ��%� ��electrónicas partiendo del modelo atómico ��

@�!�� %�� ^�� |�9�� %�� %� �� J�� %� ��electrónicas para la determinación de las características de un ��

&�� 8


109


� Describe el proceso histórico de la construcción de la tabla periódica.

� Utiliza la tabla periódica para obtener información de los ele-mentos químicos.

� Comprueba, de manera experimental, las propiedades físicas y químicas de algunos elementos químicos.

� Ubica los elementos químicos en la tabla periódica a través �� %� ��

� 9�� el quehacer humano y en el suyo propio.

� Reconoce la importancia socioeconómica de la producción de metales y no metales en nuestro país y el mundo.

Bloque IV

Interpretas la tabla periódica

110


� Elementos químicos

� Grupo, periodo, bloque

� Propiedades periódicas y su valoración

� Utilidad e importancia de los metales para la vida socioeconómica del país y el mundo

Competencias a desarrollarCompetencias genéricas y atributos


4.1. Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, ��% ��

5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de mé-todos establecidos.

?�@�$�%�� "�� -diendo cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un ob-jetivo.

5.5. Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para pro-ducir conclusiones y formular nuevas preguntas.



J�9�� '� �� %�� hipótesis necesarias para responderlas.

4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas �� '�� -rimentos pertinentes.

14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida.

111

Dinamización y motivaciónComo se mencionó en el bloque I, la química es la ciencia encargada de estudiar el �� +��99�� en homogénea y heterogénea y sabes que de la primera existen mezclas homogé-neas, soluciones, y sustancias puras (de estas últimas también sabes cuántos tipos existen y de qué están constituidas).

Como pudiste constatar en el bloque II, un tipo de sustancia pura son los elementos químicos y están formados por átomos.

Actualmente se sabe de la existencia de más de 106 elementos químicos �� /��'� �� simbólicamente, como descubrirás más adelante en tu recorrido por este bloque en el que nos abocaremos al estudio de los mismos.

Contextualización Observa detenidamente el siguiente esquema y responde lo que se indica:

1. �9��

2. �$��/ ��

3. �9��%��#��

4. �$��/��

5. �$��/��

Química I

112

Sesión A. Historia de la tabla periódica

Tabla periódicaLa tabla periódica que conocemos en la actualidad se originó con el trabajo de dos �� -��7�� #�� ̀ @kJ�¤@k�?<��@k�w�� @k�� ?��*��!�� #��/��̀ @kJw¤@��<�� en el que hacía la descripción de una tabla periódica.

#��/��'��#�� y predecir que serían descubiertos nuevos elementos que los llenarían. También � �� ^�� #��-deléiev vivió para ver el descubrimiento de algunos de los elementos que predijo, con propiedades similares a las que había pronosticado.

7� �� #��/�� #�� '� �� algún sentido, puesto que ellos ordenaron los elementos con base en las masas �� !��/�� Y��#��`@kkk¤@�@?<� '�� %� �� elementos, con lo que concluyó que los elementos se debían ordenar con base en sus números atómicos crecientes. De esta manera corrigió las discrepancias que existían en la tabla periódica. Cuando los elementos están ordenados por número atómico creciente, los que tienen propiedades químicas similares se encuentran �� idos. Esta relación se conoce como ley periódica.

Ubicación y clasificación de los elementosLa representación de los elementos químicos en una forma fácil y sencilla de re-�� '�� 3� ��`@k@w<�6� �� '��usando la inicial del nombre del elemento, o bien, la inicial acompañada de otra letra representativa de dicho nombre.

Los símbolos de los elementos químicos constan de una o dos letras como máximo. Si es una letra, debe ser mayúscula, y si son dos, la primera es mayúscula y la segunda minúscula, invariablemente.

Se exceptúan, en el presente, los elementos del 104 en adelante, pues ��@�� %�� de los números en latín; así, el nombre del elemento 105 es unnilpentio; un (1), nil (0), pent (5), con la terminación io (del latín ium<��@��9=64&� ��%�� @�w��@��8@�w� �� '� ��@�?��@�� %��@�� @�k��@��

El origen de la palabra periódica proviene del griego

periodus que sig-�� Las propiedades periódicas se repiten igual que las horas, los días y las semanas.

Interpretas la tabla periódica Bloque IV

113

Actividad de aprendizaje 1En equipos colaborativos, investiguen en internet sobre los siguientes personajes, �*�� tabla periódica, así como la fecha (año) en que se realizó.

PersonajeAportación al desarrollo de la

tabla periódicaAño

Berzelius

Döbereiner

Chancourtois

Newlands

Julius Thomson

#��/��

7�� #��

�� #��

Alfred Werner

Gil Chaverri

SíntesisCon la información obtenida anteriormente, indaga en internet o cualquier otro medio de consulta, imágenes de los trabajos realizados, por los personajes, con respecto al desarrollo de la tabla periódica y elabora una línea del tiempo, donde compiles todos los antecedentes históricos de la tabla periódica.




Niveles de logro


2. Se expresa y comunica.



]$�� manera lógica y creativa.]6 ��redacción propia para expresar ideas.]\�� relaciones entre diversos conceptos.]��modelos para la representación de un fenómeno.

Química I

114



Niveles de logro



5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a partir de métodos establecidos.


]&�� instrucciones que se le indican.]9��relación entre los pasos para resolver un problema. ]$�%��lógica.]&�� relación entre el procedimiento y el objetivo.

Comentarios:

Rúbrica para registrar el logro de competencias disciplinares de la sesión A




Niveles de logro


J�9�� formula preguntas de �� plantea las hipótesis necesarias para responderlas.4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas �� consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

]!�� el proceso histórico de la construcción de la tabla periódica.

]!�� antecedentes históricos ��elementos químicos.

Comentarios:


115

Sesión B. Características de la tabla periódicaDistribución de los elementos en la tabla periódica

Tablaperiódica

Es la clasificación de los elementos basándose en su número atómico y se pueden clasificar en:

Niveles o periodos de elementos.

Grupos de elementos son las columnas de

elementos en general son tres.

Familias de elementos son las 4 columnas de la

tabla periódica.

Clases de elementos. Son 5 y se clasifican según sus propiedades físicas y químicas.

Son las 7 líneas horizontales de izquierda a derecha.

Elementos representativos.

Elementos de transición.

Elementos de transición interna.

Familia A: son 3 y van de la A a la

VIIIA.

Familia B: son 10 y van de la IB a la IIIB.

Lantánidos

Actínidos

Metales.

No metales.

Metaloides.

Química I

116

��@@k��k��-�� 7��/�� 6��` ��@<��0��` ��J<�� ` �@@k<�

!��@@k��^��|�� en los seres vivos, son principalmente: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno ya que constituyen las biomoléculas; los demás elementos son: azufre, fósforo, sodio, ��%��%�� cloro, molibdeno, yodo.

Los elementos radiactivos son: tecnecio, polonio, astato, radón, francio, radio, junto con todos los elementos que forman la serie de los actínidos y los des-�� ^��*��@�w��@@k�

Con respecto a su estado de agregación, la mayoría son sólidos a con-diciones normales de presión y temperatura (TPN). Sólo dos son líquidos a TPN: mercurio y bromo. Los que son gases en estado natural son: hidrógeno, nitrógeno, ��%��"^� �� %��7�� %�� %��`�@¢<��`k��?¢<�� `��|?¢<�

Grupo, periodo y bloque7�� - �� %�� @k�?�� `@k|�{@��<��/�� %�� periodos �@k�� grupos (familias). El número del perio-do determina el del último nivel de energía principal que los electrones comienzan a llenar, mientras que los elementos que se encuentran en un determinado grupo son semejantes porque tienen propiedades químicas similares.

GrupoA los grupos se les asignan números romanos, el cero y las letras A y B. A los grupos de I A al VIII A se les llama también familias y se les asignan nombres particulares.

� Grupo I A o familia de los metales alcalinos, entre los cuales no está considerado el hidrógeno.

� (H) porque no todas sus propiedades se parecen a las de éstos.

� Grupo II A o familia de los metales alcalinotérreos.

� Grupo III A o familia de los térreos.

� Grupo IV A o familia de los carbonoides.

� Grupo V A o familia de los nitrogenoides.

� Grupo VI A o familia de los anfígenos o calcógenos.

� Grupo VII A o familia de los halógenos.

� Grupo VIII A o familia de los gases nobles, raros o inertes.

7�% ��/��8

� Elementos representativos: elementos de los grupos A.

� Elementos de transición: todos los elementos de los grupos B.

El origen de la palabra halógeno proviene del griego hals (sal) y genos (productor), los halóge-nos reaccionan con los metales para formar sales.


117

� Elementos de transición interna: (tierras raras) se encuentran debajo de la tabla periódica y forman la serie de los lantánidos o actínidos.

� Gases nobles: elementos del grupo VIII A o grupo cero.

Periodo4�� ` ��%�� -zontales).

� Periodo 1: Contiene sólo 2 elementos: el hidrógeno (H) y el helio (He). En este periodo se llena el nivel de energía principal (subnivel 1s con dos electrones). El helio está colocado en el grupo VIII A de los gases nobles. El número de periodo indica el número del nivel de energía principal que los elementos comienzan a llenar.

� Periodo 2: &��k��En este periodo se llena el segundo nivel de energía principal (subnive-les 2s y 2p), llegando hasta un segundo nivel de energía completamente lleno en el neón.

� Periodo 3: ��/��k��`0�<��argón (Ar), con el tercer nivel de energía principal lleno (sólo los subni-��J�J�<�� %��k�� %��principal (nivel completo).

� Periodo 4: &��@k�� (Kr). En este periodo se llenan los subniveles 4s, 4p y 3d. El subnivel 3d se llena a partir del escandio hasta el zinc (Zn).3

� Periodo 5: &��@k�� `��<�En este periodo se llenan los subniveles 5s, 5p, y 4d. El 4d se comienza a llenar desde el itrio hasta el cadmio.

� Periodo 6: Contiene 32 elementos, desde el cesio hasta el radón. En este periodo se llenan los subniveles 6f, 6p, 5d y 4f. El subnivel 5d se llena con el lantano y el hafnio hasta el mercurio. A los elementos del ?k��@�� o elementos de tierras raras. Estos elementos corresponden al llenado del subnivel 4f y están colocados al pie de la tabla por conveniencia, ya que si los colocáramos en la tabla, ésta sería demasiado ancha y difícil de manejar.

� Periodo 7: Tiene 32 elementos, desde el francio hasta el último descu-�� 5f. El subnivel 6d se llena parcialmente con el lawrencio y el rutherfor-��`�� <�� 7��@�J�torio hasta lawrencio, se denominan serie de los actínidos y correspon-den al llenado del subnivel 5f. Estos elementos también se encuentran ��4�� w�?�� largos porque contienen más elementos que los de otros periodos.

Química I

118

Bloques s, p, d y fLa disposición de los electrones de un elemento se puede establecer con rapidez, localizando el símbolo del elemento en la tabla periódica. Por ejemplo, si se es-tudia la tabla periódica, se podrá observar que los elementos de las dos primeras columnas (grupos I A y II A) tienen uno o dos electrones externos (de valencia) s, ��1 y s2. A los elementos de esta región de la tabla periódica se les llama bloque s de elementos.

Los elementos que aparecen en las seis columnas de la extrema derecha de la tabla periódica (excepto el helio) tienen todos ellos 2 electrones en el subni-vel s y de uno a 6 electrones en un subnivel p; a éstos se les conoce como bloque p de elementos. Los elementos de los bloque s y p se conocen como elementos representativos.

Los elementos que poseen electrones externos en orbitales d se conocen como bloque d de elementos (de transición). Se encuentran en la región central de la tabla periódica, donde hay 10 columnas, d1 a d10, que corresponden a los electrones posibles (de 1 a 10) en un subnivel d.

Los electrones que poseen electrones externos en orbitales f se conocen como elementos de transición interna o tierras raras, y se agrupan en la parte in-ferior de la tabla periódica. Los elementos de transición interna forman el bloque f de elementos, donde hay 14 columnas, f1 a f14, que corresponden a los electrones posibles de (1 a 14) en un subnivel f.

Relación entre la configuración electrónica, los números cuánticos y la tabla periódicaComo aprendiste en el bloque III, los números cuánticos son los parámetros que nos indican la probabilidad de saber dónde se puede encontrar un electrón en un átomo, pues indican el nivel o periodo (n), el subnivel (l), el orbital donde se en-cuentra (m) y hacia donde gira (s).

4�� '� ��%� �� `��% �� <�� de un átomo en los diferentes espacios energéticos del mismo.

§�� ^�� |��%� ��8

1s22s22p63s23p64s23d6

Su Kernell sería [ Ar18] 4s23d6

!��̀ @�|J�w<�� %�� `��<��los electrones y los superíndices (2,6,) indican los electrones que hay en ese subnivel, �� |��

�6� ��/ ��

Esto puede ayudar a determinar dónde debe ubicarse el Fe en la tabla periódica.


119

�!��/��

4 �� %� �� podemos determinar en qué casillero de la tabla periódica va el Fe y, por ende, cualquier otro elemento.

A continuación se presenta un croquis de la tabla periódica donde se pueden observar los niveles, las familias, los grupos o las columnas y los bloques de elementos. En el caso de los bloques, cada uno tiene un determinado número de columnas, dependiendo de la capacidad máxima de electrones que puede llevar el subnivel, por lo que s tiene dos columnas, pues como máximo lleva dos electrones, p tiene 6, d 10 y f 14.

Entonces para saber dónde se ubica el Fe realizamos el siguiente análisis:

[ Ar18] 4s23d6

$�%^��%� �� periodo o nivel 4, pues éste fue el nivel más alto utilizado, pertenece al bloque d porque esta fue la últi-�� %� ��columna 6 porque ése fue el total de electrones que colocó en dicho subnivel d.

Entonces en la tabla nos vamos al nivel 4, nos ubicamos en el inicio del blo-que d y de ahí contamos seis casilleros, donde le corresponde al hierro estar.

Hierro

1

2

3

4

5

6

7

6

7

Lantánidos

Actinidos

IAn IIA IIIB IVB VB VIB VIIB

[Familias]

VIIIB IXB XB IB IIB IIA IVA VA VIA VIIA VIIIA

Bloque fBloque f

Bloque dBloque d

Bloque sBloque s

Bloque pBloque p

Una vez ubicado al hierro, observando su posición en la tabla e integrando �� %��

Elemento Hierro

Periodo o nivel 4

Bloque o subnivel d

Química I

120

Elemento Hierro

Columna de bloque 6

Grupo Elementos de transición

Familia VIIIB

#�� #��

Actividad de aprendizaje 2Escribe en la línea que sigue a cada enunciado, si se trata de un grupo o un periodo de la tabla periódica.

a) Contiene los elementos C, N y O:

b) Comienza con el helio:

c) Es una columna vertical de elementos:

d) Termina con el neón:

e) Contiene al sodio, al potasio y al rubidio:

f) Comienza con el número atómico 3:

Actividad de aprendizaje 3I. �� -

sentan a continuación, escribe sobre la línea si forman un grupo, (escribe el nombre del grupo), familia (escribe el número o nombre de la familia) o un periodo de elementos. Si no representa ninguno de éstos, entonces escribe “ninguno”.

a. B, Al, Ga

b. Si, P, S

c. 0��#%�4�

d. Cu, Ag, Au

e. Cl, Br, I

f. O, S, Po

g. Ni, Pd, Pt

h. Eu, Er, Ba

i. Ra, Rf, Am

j. Rn, Ne, H

II. De acuerdo con su posición en la tabla periódica, escribe el número de elec-trones de valencia de los siguientes elementos representativos.

a. Potasio

b. Litio

c. Azufre


121

d. Oxígeno

e. Boro

f. Aluminio

g. Cloro

h. Estroncio

i. Germanio

j. Antimonio

III. &�� %�� transición interna; en caso de ser representativo, escribe el nombre del grupo (metales alcalinos, alcalinotérreos, grupo del boro-aluminio, grupo del carbo-no-silicio, grupo del nitrógeno, grupo del oxígeno o carbógenos, halógenos o gases nobles).

a. Escandio

b. Pr

c. Zinc

d. Tl

e. Radón

f. Be

g. Lutecio

h. Au

i. Silicio

j. Ga

k. Actinio

l. Sr

m. Cesio

n. Sb

o. Fierro

p. H

q. Cloro

r. W

s. Bismuto

t. Cd

Química I

122

IV. Escribe el número de la familia a la cual pertenecen los siguientes elementos, sólo para el caso de tratarse de un elemento de transición interna, pondrás si es lantánido o actínido.

a. Telurio

b. Hidrógeno

c. Platino

d. Cesio

e. ��

f. Radio

g. Indio

h. Aluminio

i. Curio

j. Bismuto

k. Yodo

l. Silicio

m. Telurio

n. #� ��

SíntesisEn equipos colaborativos realicen lo siguiente:

1) �� %� �� %��sus respectivos números atómicos:

�� &��%� �� `�� <

\�J�

#%@|

&�|�

&�wk

Ga 31

P 15

Kr 36

7�?�

4�k�

7��@

Lw 103


123

2) Ubica en la tabla periódica, de acuerdo con la información obtenida de �� %� �� casillero correspondiente.

Hierro

1

2

3

4

5

6

7

6

7

Lantánidos

Actinidos

IAn IIA IIIB IVB VB VIB VIIB

[Familias]

VIIIB IXB XB IB IIB IIA IVA VA VIA VIIA VIIIA

Bloque fBloque f

Bloque dBloque d

Bloque sBloque s

Bloque pBloque p

3) Completa la siguiente tabla con los datos que ahí se solicitan para cada uno, apóyate en la información del punto anterior:

ElementoNivel o periodo

Subnivel o bloque

Columna del bloque

Grupo de elementos

Familia de elementos

Metal, semimetal y

no metal

Rb

#%

Co

Cd

Ga

P

Kr

La

Ac

Lu

Lw

Química I

124




Niveles de logro







5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a partir de métodos establecidos





5.5. Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas.

]&�� resultados de la experimentación.]�� resultados de sus observaciones ]Y�� hipótesis o �� planteadas.

Comentarios:


125

Rúbrica para registrar el logro de competencias disciplinares de la sesión B




Niveles de logro


J�9��problemas, formula preguntas de carácter ��hipótesis necesarias para responderlas.4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas �� consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

]=��periódica para obtener información de los elementos químicos.

]#�� para obtener información sobre las características y propiedades de los elementos.]&��en metales, no metales y semimetales, destacando sus características

]&�� manera experimental, las propiedades físicas y químicas de algunos elementos químicos.

]!�� %��/��práctica experimental en la que observe las propiedades de algunos elementos químicos y las asocia con la información que le brinda la tabla periódica.

]=��químicos en la tabla periódica a través de la interpretación ��%� ��electrónica.

]\��grupo, período y bloque, aplicadas a los elementos químicos.

Comentarios:

Sesión C. Las propiedades periódicasPropiedades periódicas y su variación en la tabla periódicaExiste un cambio gradual en muchas de las propiedades físicas y químicas dentro de los elementos de un mismo grupo o periodo, según se va incrementando el nú-mero atómico. Algunas de estas propiedades son los radios atómicos de los elemen-�� %�� %�� electrónica y las propiedades metálicas.

Química I

126

Propiedades periódicas

Radio atómico

Electronegatividad

Afinidad electrónica

Energía de ionización

Es la distancia que hay desde el centro del núcleo atómico hasta el nivel de

los electrones de valencia.

Es la capacidad de los átomos de atraer hacia

ellos los electrones com-partidos en un enlace.

Tendencia de los átomos de ganar electrones,

convirtiéndose de átomos neutros en aniones.

Es la energía que se requiere para arrancar un

electrón de un átomo neutro y convertirlo en

un catión.

Radio atómico�� ^��de un átomo hasta el último nivel de energía principal en donde existen electro-nes. Al referirnos al radio atómico de un átomo, estamos hablando de su tamaño. Los radios atómicos de los distintos elementos y de sus iones varían periódicamen-te en función del número atómico. Se pueden resumir las tendencias del tamaño atómico como sigue:

� Dentro de un mismo periodo, el tamaño atómico tiende a disminuir conforme aumenta el número atómico. Dentro de un mismo grupo, el tamaño atómico aumenta conforme lo hace el número atómico.

� Este aumento también se observa en los radios iónicos. Los radios de los iones negativos son mayores que los radios de los átomos neutros, debido a que el átomo se convierte en ion negativo, ganando electrones en el nivel energético exterior. En cambio, los iones positivos son menores que los átomos neutros, ya que éstos se ionizan en forma positiva al perder electrones.

Actividad de aprendizaje 41) ¿Cuál es la tendencia en el tamaño de los átomos en los periodos de iz-

�� 6� ��/�

2) ¿Cuál es la tendencia del tamaño atómico en los grupos o familias de arri-��6� ��/�


127

3) ¿Quién tiene el tamaño atómico mayor, el átomo de potasio o el ion po-��6� ��/�

4) �Z��/��*�� 6� ��/�

5) Empleando la tabla periódica, señala cuál de los elementos presentados en cada uno de los pares siguientes tiene el mayor tamaño atómico.

a) Flúor y bromo

b) Azufre y oxígeno

c) Bario y magnesio

d) Cobre y oro

e) Carbono y silicio

f) Plomo y estaño

g) Bario y estroncio

h) Zinc y mercurio

Energía de ionización, afinidad electrónica y electronegatividadOtra propiedad periódica es el potencial de ionización o energía de ionización, que ��_�� %�� convirtiéndolo en ion positivo o catión”.

Ejemplo:

Na + energía de ionización → Na+ + 1e�

Dentro de cada periodo, la energía de ionización de los elementos au-menta conforme lo hace el número atómico. Dentro de un mismo grupo, la energía de ionización de los elementos disminuye conforme aumenta el número atómico. Los elementos de carácter más metálico (Grupo IA) presentan la energía de ioni-��=�� la tendencia que tienen los átomos por ganar electrones, convirtiéndose de iones negativos en aniones.

La energía de ionización �� son conceptos impor-tantes porque nos ayudan a comprender los enlaces de los átomos, pues estos últimos ganan, pierden o comparten electrones al momento de enlazarse. La ener-gía de ionización ayuda a comprender lo que sucede cuando un átomo pierde un �� que sucede cuando un átomo gana un electrón.

Química I

128

La electronegatividad ��de atraer con mayor fuerza el par de electrones compartidos. La electronegativi-dad aumenta de izquierda a derecha en cada periodo y disminuye de arriba hacía abajo en cada grupo.

Actividad de aprendizaje 51) ¿Cuál es la tendencia en la energía de ionización de los átomos en los

�� 6� ��/�

2) ¿Cuál es la tendencia en la energía de ionización en los grupos o familias �� 6� ��/�

3) En los siguientes pares de elementos indica cuál tiene la energía de ioni-zación más elevada.

a) Sodio o cesio

b) Sodio o silicio

c) Silicio o cloro

d) #�%��' �

e) Flúor o litio

f) Bario o magnesio

g) Nitrógeno o aluminio

h) Berilio u oxígeno

4) ��%��% ��energía de ionización más baja.

a. F, Ne, Na

b. S, Cl, Br

c. P, S, Se

5) �&�� /�

SíntesisElabora una tabla periódica en tu cuaderno y, con lápices de colores, representa esquemáticamente el comportamiento de las propiedades periódicas en los niveles o periodos y en los grupos o familias.


129




Niveles de logro





]$�� manera lógica y creativa.]6 ��redacción propia para expresar ideas.]\�� relaciones entre diversos conceptos.]��para la representación de un fenómeno.




]&�� instrucciones que se le indican.]9�� entre los pasos para resolver un problema.]$�%��lógica.]&�� relación entre el procedimiento y el objetivo.


]&�� resultados de la experimentación.]�� resultados de sus observaciones. ]Y�� las planteadas.

Comentarios:

Química I

130





Niveles de logro


J�9�� formula preguntas de �� plantea las hipótesis necesarias para responderlas.4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas �� consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

]=��tabla periódica para obtener información de los elementos químicos. ]&�� de manera experimental, las propiedades físicas y químicas de algunos elementos químicos.

]#�� para obtener información sobre las características y propiedades de los elementos.]!�� propiedades periódicas (electronegatividad, energía de ionización, �� y volumen atómico) y su variación en la tabla periódica.]!�� %��/��práctica experimental en la que observa las propiedades de algunos elementos químicos y las asocia con la información que le brinda la tabla periódica.

Comentarios

Sesión D. Importancia de los metales y no metales

Utilidad e importancia de los metales y no metales para la vida socioeconómica del país!� �� metales, no metales, metaloides y gases nobles. En la tabla periódica larga, los gases nobles se localizan en el grupo VIIIA (grupo 0); los metales en el triángulo comprendido al trazar una línea diagonal (escalonada) del boro al oberón y de éste ��"^� + �� 8�� %� �� /��estaño, antimonio, telurio, polonio, astato, y los últimos descubiertos: efelio y oberón; el resto de los elementos son metales.


131

Características de los metalesLos metales son muy útiles en la fabricación de herramientas, materiales de cons-trucción, automóviles, etcétera, pero los no metales son igualmente útiles en nuestra vida diaria, como componentes principales de ropa, alimentos, combus-tibles, vidrio, plásticos y madera. Los metaloides se usan con frecuencia en la industria electrónica.

El siguiente mapa conceptual presenta las principales características de los metales, no metales y metaloides. Las propiedades de los metales se basan en sus estructuras atómica y electrónica, en virtud de las cuales presentan alta con-ductividad eléctrica y térmica, brillo metálico, maleabilidad (capacidad de ser � ��'� ��<��̀ �� '� ��-tos o alambre) y resistencia (capacidad de ser deformados con tensión). En ocasio-nes, las propiedades de los metales puros cambian drásticamente a las de los me-tales impuros, cuando se mezclan químicamente con otros metales u otros elementos; este proceso recibe el nombre de aleación. Los elementos metálicos incluyen los grupos I A, II A y los elementos de transición del grupo III A, con excep-ción del boro, así como los grupos I B, II B, y los de la parte superior de la tabla periódica; los grupos IV A (Sn, Pb), V A (Sb, Bi) y VI A (Se, Te).

Metales

No metalesSemimetales o metaloides

Se caracterizan por Se caracterizan por

Se caracterizan por

Clases de elementos

Sus átomos tienen 5, 6 o 7 electrones de valencia, al combinarse ganan elec-

trones y se convierten en aniones.

No son dúctiles, ni maleables, ni buenos

conductores del calor y la electricidad.

Al combinarse con el oxígeno forman óxidos

ácidos o anhídridos.

Son sólidos a tempera-tura ambiente, menos el Hg que es liquido.

Son más densos que el agua, excepto el Li, Na

y K.

Son ductiles.Son buenos conductores del calor y electricidad.

Su estructura es monoatómica.Sus átomos tienen 1, 2, o 3

electrones de valencia.

Al combinarse, sus átomos pierden electrones

y se convierten en cationes.

Forman óxidos básicos al combinarse con el

oxígeno.

Tienen propiedades intermedias entre los metales y no metales.

Algunos son sólidos, otros gaseosos y el Br

es el único líquido.

Presentan brillo o lustre metalico.

Son menos densos que el agua.

Química I

132

Características de los no metalesDentro de estos elementos destacan el oxígeno y el nitrógeno, los cuales consti-��¢��'� �+�� compuestos que el resto de los elementos combinados.

La mayoría de los no metales no conducen la electricidad, conducen �� #��%�� -ra ambiente, sólo el bromo es líquido; mientras que son sólidos (C, P, S, Se y I), carecen de brillo, sus puntos de fusión tienden a ser más bajos que los de los no metales. Con excepción del carbono, los no metales tienen cinco o siete electro-nes de valencia.

Los elementos carbono, nitrógeno, fósforo, oxígeno, azufre y los haló-genos son típicos no metales y presentan propiedades diferentes a los metales. El boro, el silicio, el germanio, el estaño y el arsénico ocupan una posición interme-dia en la tabla periódica entre los metales verdaderos y los no metales; poseen algunas propiedades metálicas, pero con variantes en cierto grado, razón por la cual se les denomina metaloides. El hecho de estar en esa posición intermedia indica que sus propiedades obedecen a una estructura que les es común a ambos tipos de elementos.

7��' �� '� ��cristales, es decir, los paquetes de sus átomos se agrupan en arreglos regulares de diferentes geometrías, conocidas como cubo de cara centrada, el cerrado paquete hexagonal y el cuerpo cúbico centrado.

Actividad de aprendizaje 6I. &�� %�� 8 ��

gases nobles.

a. Lantano

b. Sr

c. Astato

d. Ne

e. Cesio

f. Os

g. 3� ��

h. B

i. Cromo

j. Cl

k. Helio

l. Rh

m. Selenio


133

n. Al

o. Flúor

p. #�

q. Uranio

r. Sn

s. Antimonio

t. Br

II. Consulta la tabla periódica y completa el siguiente cuadro. Si encuentras que algún espacio no tiene respuesta, cancélalo.

Z

Elem

ento

Sím

bolo

Perio

do

Bloq

ue

Fam

ilia o

se

rie

Grup

o Metal, no metal, metaloide

2

36

40

11

��

25

��

Síntesis1. Indaga en internet sobre cuáles son los elementos químicos naturales con que

contamos en el país, qué estados de la República los explotan, qué se hace con ellos y en qué porcentaje intervienen en el aspecto socioeconómico de nuestro país.

2. Investiga en qué lugar mundial se encuentra nuestro país gracias a la explota-ción de los elementos químicos.

3. Investiga cuáles son las clases de elementos que se reciclan en nuestro país y �� "��/�� disminuir la explotación de los mismos, propiciando un manejo responsable, protección al medio y un mejor desarrollo sustentable.

4. Indaga en tu comunidad si existen grupos o instituciones que promueven el reciclado.

Química I

134

RealimentaciónI. Relaciona las columnas:

Grupo de elementos que se ubica en el bloque d. ( ) a. Periodo

Propone una agrupación de elementos a las que llamo triadas. ( ) ��#��

Son las columnas verticales de la tabla periódica. ( ) c. Representativos

Elementos que se ubican en el bloque s y p. ( ) d. Grupos o familias

Agrupa 63 elementos en orden creciente de sus masas atómicas. ( ) ��#��/��

Señala que las propiedades de los elementos están en función de sus números atómicos. ( )

f. Transición interna

\�� `< g. Döbereiner

Establece una agrupación de los elementos a las que llamó ley de las octavas. ( )

h. Ley periódica

Determinó agrupar a los elementos en función de sus números atómicos. ( )

i. Newlands

Elemento que pertenece al bloque f. ( ) j. Transición

II. ��/��% �� %�� %�-ración electrónica.

Elemento Grupo Periodo

k�

@�&�

Jk$

wk&�

32Ge

55Cs

III. !��%��8

� Potencial de ionización

� 4��


135

� Electronegatividad

� Radio atómico

Proyecto

Tabla periódica grupalEl siguiente proyecto consiste en la elaboración de una tabla periódica interactiva grupal. Para poder armarla, los alumnos tendrán que resolver, por cada elemento químico, una serie de ejercicios relacionados con los temas abordados tanto en el bloque III como en el presente bloque (IV).

Cada grupo se dividirá en 10 equipos colaborativos.

Los elementos a resolver serán determinados por el número de equipo que les haya tocado, a través de un sorteo hecho por el facilitador, de la siguiente manera:

Equipo Elementos

1 1 al 11

2 12 al 22

3 23 al 33

4 34 al 44

5 45 al 55

6 56 al 66

� ��

k �k��kk

� k��

10 100 al 110

Los equipos deberán elaborar la tabla periódica interactiva grupal de la siguiente forma:

� Con papel ilustración, cortar un pliego de medidas aproximadas de un metro y medio de altura por dos metros de longitud.

� Dibujarán en el pliego la tabla periódica simétricamente; el tamaño lo de-terminará el facilitador. En ésta se indicarán los niveles, familias, bloques y grupos de elementos, con plumones de diferentes colores.

� Utilizando cinta contactel, peguen en cada cuadro de la tabla una de las partes de la cinta.

Química I

136

� Para representar a los elementos, se utilizarán cuadretas de fomi del ta-maño de los cuadros de la tabla, poniendo en el anverso de la cuadreta �� -guración de Kernell y la contraparte de la cinta contactel, que permitirá adherirlo en el croquis que se hizo en el papel ilustración.

� Una vez elaborado todo lo anterior, los cuadros de fomi representativos de los elementos se ponen en una tómbola.

� Se invita a alguien a elegir un elemento.

� �� en el casillero correspondiente.

� Señala las características del elemento en cuestión, como nivel, bloque, columna, familia, grupo, clase, entre otros.

� Terminada la actividad, se retiran los elementos adheridos y se devuelven a la tómbola, para reutilizarse en otra ocasión.

Actividad experimental 1. Tabla periódicaObjetivo

Observar las propiedades de algunos elementos de la tabla periódica.

Materiales

� Gradilla

� ��

Reactivos

� Nitrato de plata1 (AgNO3<��@¢

� &�� `0�&�<��@¢

� 3 �� `0�3 <��@¢

� §�� `0�9<��@¢

� Tiosulfato de sodio (Na2S2O3<@#

� Amoniaco (NH3<J#

Procedimiento

1. Etiqueta tres tubos de ensaye con las siguientes sustancias: cloruro de sodio, bromuro de sodio y yoduro de sodio; agrega 10 gotas de cada una de las sus-tancias en su respectivo tubo.

2. Agrega tres gotas de nitrato de plata a cada tubo. Observa qué ocurre.

3. Agrega diez gotas de amoniaco a cada tubo y agítalo. Observa qué ocurre.

4. Repite los pasos 1 y 2. Agrega diez gotas de tiosulfato de sodio. Observa qué ocurre.

5. Repite los pasos 1 y 2, y deja los precipitados expuestos a la luz. Observa qué ocurre.

1 El nitrato de plata manchan la piel y la ropa, pero las manchas desaparecen después de unos días.


137

Resultados

Anota tus observaciones en la siguiente tabla:

AgNO3

NH3

Na2S

2O

3Exposición a la luz

NaCl

NaBr

NaI

Conclusiones

Anota tus conclusiones en tu cuaderno según lo observado en cada tubo.

Rúbrica para registrar el logro de competencias genéricas de la sesión D



Niveles de logro









]&�� instrucciones que se le indican.]9�� entre los pasos para resolver un problema.]$�%��lógica.]&�� relación entre el procedimiento y el objetivo.

Comentarios:

Química I

138



Niveles de logro






11.1 Asume una actitud que favorece la solución de problemas ambientales en los ámbitos local, nacional e internacional.

]9��instituciones que promueven la protección del medio ambiente.]#�� /por los problemas ambientales.]\��para la protección del ambiente.

11.3. Contribuye al alcance de un equilibrio entre los intereses de corto y largo plazo en relación con el ambiente.


Comentarios:


139

Evaluación de la competenciaRúbrica para registrar el logro de las competencias genéricas del bloque.




Niveles de logro



Describe el proceso histórico de la construcción de la tabla periódica.

]!�� de los elementos químicos.

Utiliza la tabla periódica para obtener información de los elementos químicos.

]#�� para obtener información sobre las características y propiedades de los elementos.]&��en metales, no metales y semimetales destacando sus características

Comprueba, de manera experimental, las propiedades físicas y químicas de algunos elementos químicos.

]!�� propiedades periódicas (electronegatividad, energía ��electrónica, radio y volumen atómico) y su variación en la tabla periódica.]!�� %��/��práctica experimental en la que observe las propiedades de algunos elementos químicos y las asocia con la información que le brinda la tabla periódica.

Ubica a los elementos químicos en la tabla periódica a través de la interpretación de ��%� ��electrónica.

]\��grupo, periodo y bloque, aplicadas a los elementos químicos.

Química I

140




Niveles de logro



9��aplicaciones de metales, no metales y minerales en el quehacer humano y en el propio.

]&� �� importancia de los metales y no metales para la vida socioeconómica del país.

Reconoce la importancia socioeconómica de la producción de metales y no metales en nuestro país y el mundo.

]\�� comunitarios relacionados con la explotación, tanto racional como irracional de recursos minerales.]4 %��del manejo racional y sustentable de algunos elementos de relevancia económica.]6 �� los recursos minerales.]4�� forma de resolver una problemática social.]6 ��ambiental en relación con el uso racional de elementos químicos de relevancia económica.

Comentarios:


141


� Elabora estructuras de Lewis para los elementos y los com-puestos con enlace iónico.

� Elabora estructuras de Lewis para los elementos y los com-puestos con enlace covalente.

� Describe las teorías que explican el enlace metálico.

� Explica las propiedades macroscópicas de los líquidos y ga-ses, a partir de las fuerzas intermoleculares que los cons-tituyen.

� Describe la importancia de los puentes de hidrógeno.

Bloque VInterpretas enlaces

químicos e interacciones intermoleculares

142


� Enlace químico

� Regla del octeto

� Formación y propiedades de los compuestos con enlace iónico

� Formación y propiedades de los compuestos con enlace covalen-te (tipos de enlace covalente)

� Enlace metálico

� Fuerzas intermoleculares

Competencias a desarrollarCompetencias genéricas y atributos


4.1. Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, ��% ��


?�@� $�%�� "�� -prendiendo cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.



4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas �� '�� -perimentos pertinentes.

9. Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesi-��

10. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o mo-��

143

Dinamización y motivaciónLos diversos productos que nos rodean y que utilizamos en nuestra vida diaria es-tán formados por la unión de los diversos átomos y moléculas que conforman toda la materia, pero estas uniones no se dan al azar, sino de acuerdo con las caracterís-ticas y naturaleza de cada átomo, esto hace que las uniones formen los diferentes tipos de enlaces químicos que conocemos.

Contextualización�� del conocimiento de la estructura de la materia. En nuestro quehacer cotidiano utilizamos una serie de materiales preparados a partir de compuestos químicos; por ejemplo, usamos jabones y detergentes para limpieza, cosméticos, perfumes, medicamentos, gas doméstico, aditivos para preparar alimentos, polvos para pre-parar bebidas refrescantes, entre otros.

$�� %�� al igual que los citados, son necesarios para el desarrollo de tus actividades o el de la sociedad, nos daremos cuenta de su importancia. Pero, ¿cómo se forman esos compuestos? O ¿a qué se deben sus características?

7�� que se enlazan como se muestra en el esquema a continuación.

Química I

144

Uniones químicas

Son fuerzas que mantienen unidas a las siguientes

partículas:átomos y moléculas.

Según el tipo de partícula que unen se dividen en

Enlace químico Fuerzas intermoleculares

Si unen moléculas

Se dividen a su vez en

Si únen átomos

Estos a su vez se dividen en

Enlace ionico.

Se forma entre metales y no

metales, al ganar y perder electrones.

Se denomina también:

salino o electrovalente.

No polar. Se forma entre dos átomos

del mismo no metal, es de igual

electronegatividad.

Se denomina también puro u

homopolar.

Se denomina también

heteropolar.

Fuerzas de Van der Waals

Fuerzas de dispersión de London

Puente de hidrógeno

Polar: se forma entre dos átomos no metálicos de

diferente electronegatividad.

Dativo o coordinado. En éste, uno de los

átomos aporta el par de electrones y el

otro no aporta nada.

Se clasifica en

Se forma entre no metales al compartir

electrones.

Ocurre entre átomos de

metales.

Fuerza dipolo dipolo o dipolos

permanentes

Si comparten más de un par de electrones y

puede ser

Según el número de pares de

electrones que comparten en

Actúan entre moléculas polares.

Si comparten sólo un par de electrones.

Simple o sencillo

Doble ligadura. Triple ligadura.

Múltiple

Fuerzas ion dipolo o dipolo dipolo

inducido.

Surgen entre moléculas no polares,

en las que pueden aparecer dipolos

instantáneos.

Este tipo de unión se produce cuando una molécula no

polar redistribuye la concen-tración de los electrones (tiene la posibilidad de

polarizarse) al acercarse una molécula polar.

Enlace covalente Enlace metálico

Interpretas enlaces químicos e interacciones intermoleculares Bloque V

145


Sesión A. Enlace químico, estructura de Lewis y regla del octetoEnlace químicoLa mayoría de los metales se adhieren a los imanes, lo mismo que los globos a la pared, después de ser frotados con el cabello. En ambos casos operan fuerzas de atracción o repulsión, en virtud de las cuales los polos opuestos se atraen y los semejantes se rechazan. Las relaciones sociales también traen consigo, análoga-mente, procesos de atracción y repulsión que en muchos casos concuerdan con la descripción del comportamiento de los átomos. Continuando con la analogía, las sustancias forman lazos y los rompen, como resultado de atracciones eléctri-cas, tal como lo hacemos nosotros en nuestro entorno social. Hasta ahora hemos considerado a los átomos como corpúsculos aislados; pero realmente, en su gran mayoría, se encuentran unidos con otros átomos de la misma especie, formando las moléculas de sustancias llamadas elementos, o con otros de distinta especie, formando moléculas de compuestos. Las fuerzas de atracción que mantienen unidos los átomos para formar moléculas reciben el nombre de enlaces químicos. Estas fuerzas son de carácter eléctrico y en ellas intervienen, para los elementos repre-sentativos, los electrones periféricos que forman los orbitales s y p; para los de tran-sición, también los electrones de los orbitales d; y para los de transición interna, los de los orbitales f. A estos electrones se les llama electrones de valencia.

La valencia, en términos generales, se describe como la potencia o capa-cidad de un elemento para combinarse con otro. Por ejemplo: el átomo utilizado �� %�� ^��-ro de átomos de hidrógeno que pueden combinarse con un átomo de ese elemento. Así, el átomo de cloro en HCl es univalente, mientras que el de oxígeno en H2O es divalente. El magnesio en MgO es divalente porque se combina con un átomo de oxígeno. Más directamente, el Mg se puede combinar con el H, formando el hidru-ro de magnesio MgH2, por lo que exhibe el carácter divalente. Mientras algunos elementos muestran sólo una valencia, otros elementos forman compuestos con dos o más valencias diferentes. El nitrógeno forma los óxidos: N2O, NO, N2O3, NO2 y N2O5, en los cuales el N varía su valencia de 1 a 5. La valencia de un elemento en un compuesto está designada como un número apropiado con respecto a la carga del elemento en el compuesto en equilibrio de cargas. Un concepto más adecuado de valencia es aquél que la describe como la capacidad de combinación de un ele-mento en términos de las fuerzas que actúan para unir la combinación de átomos en un compuesto estable.

La valencia de un elemento no indica su naturaleza eléctrica o carga en un compuesto químico. Por conveniencia, para indicar la naturaleza eléctrica de un átomo en un compuesto químico o en un ion, el término número de oxidación debe � ��^�� carga que un átomo muestra para cumplir las siguientes reglas:

Química I

146

1. Los átomos en su forma elemental tienen número de oxidación cero, por ejem-plo: H2, P4, S8, F2, O2, H2, N2, etcétera.

2. Los iones monoatómicos tienen un número de oxidación igual a la carga en el ion. El número de oxidación de Fe2+ es +2, y el del O2- es �2.

3. En compuestos que contienen oxígeno, el número de oxidación del átomo de oxígeno es �2 excepto, en H2O2, y OF2, cuyos números de oxidación son �1 y +2, respectivamente.

4. En compuestos que contienen hidrógeno, el átomo de hidrógeno tiene un nú-mero de oxidación de +1, excepto en hidruros tales como el LiH y MgH2, cuyo número de oxidación es �1. Los números de oxidación del S en H2S, SO2 y (SO4)

2� son �2, +4 y +6, respectivamente. Dos reglas adicionales permiten es-cribir la fórmula química de un compuesto o de un ion poliatómico cuando el número de oxidación de sus átomos constituyentes son conocidos.

5. La suma de los números de oxidación positivo y negativo en un compuesto es cero.

6. En un ion poliatómico, la suma algebraica de los números de oxidación positivo y negativo es igual a la carga del ion. Así, en el compuesto AlPO4, el aluminio, el fósforo y el oxígeno tienen número de oxidación +3, +5 y �2, respectivamente, y el ion fosfato (PO4) debe tener carga �3, debido a que el oxígeno (�2 x 4 = �8) y el P +5, entonces el ion +5 + (�8) = �3.

Regla del octetoPara comprender la formación de los enlaces químicos, nos referimos a la regla de los ocho o regla del octeto, enunciada en 1916 por Walter Kossel y Gilbert N. Lewis, la cual establece que, al formarse un enlace químico, los átomos ganan, pierden o comparten electrones para lograr una estructura electrónica estable similar a la de un gas raro. Esta regla se basa en el hecho de que todos los gases raros tienen ocho electrones en su nivel energético exterior.

La regla del octeto establece que, cuando se forma una unión química, los átomos ganan, pierden o comparten electrones, de tal forma que la capa exte-rior o la capa de valencia (última órbita) de cada átomo contiene o tiende a tener 8 electrones.

Una excepción a esta regla de los ocho la constituye el helio, cuyo nivel principal de energía está completo con sólo dos electrones. Esta excepción origina la regla de los dos, según la cual el primer nivel principal de energía completo ��/��%� ��7�� %��estado combinado obedecen esta regla.


147


7��%�� %� ��electrónica que imparte estabilidad de unión. La regla del octeto tiene algunas ex-cepciones con los primeros dos octavos miembros de los periodos. Más allá, tanto del nivel cuántico como la capa de valencia pueden contener más de 8 electrones, y cuando esto último ocurre, se dice que la capa de valencia está “expandida” para acomodar más de 8 electrones. Éste es un término insatisfactorio pues durante la expansión usa los orbitales d. Generalmente, los metales forman cationes (+) al perder electrones y los no metales, aniones (-) al ganar electrones, con lo que en ambos casos adquieren una estructura estable de electrones de valencia. Los electrones de valencia (nivel más externo) son los que generan la actividad elec-trónica que se presenta en la formación de enlaces químicos. En la estructura de Lewis se presentan los electrones de valencia de un átomo, esto es, se representa el símbolo del elemento rodeado de puntos, para representar los electrones s y p del nivel más externo.

Ejemplo:

Fig. 5.1 Ejemplos de las excepciones a la regla de octeto del segundo periodo: BeCl2 y BCl3.

Fig. 5.2 Tercer periodo, tres de los siete átomos (Al, P y S) muestran excepciones: AIF3, PF5 y SF6.

Química I

148

Actividad de aprendizaje 1I. Contesta las siguientes preguntas:

a) ¿Cómo explica la regla del octeto la formación de un ion positivo?

b) ¿Por qué crees que los elementos del grupo I A (1) y II A (2) se encuentran en muchos compuestos, pero no los elementos del grupo VIII A (18)?

c) ¿Cómo explica la regla del octeto la formación de un ion negativo?

II. �� %� �� %��e indica si el elemento pierde o gana electrones o si se queda estable como está escrito:

A) Argón

B) Azufre

C) Berilio

D) Bromo

E) Nitrógeno

F) Helio

III. Establece el número de electrones que deben perder los átomos de cada uno ��%�� %� �� %�noble:

a) Indio pierde __________ electrones.

b) Mg pierde ___________ electrones.

c) Tl pierde ____________ electrones.

d) Cesio pierde ___________electrones.

e) Ba pierde _____________ electrones.

f) Rubidio pierde __________electrones.


149


IV. Determina el número de electrones que deben ganar los átomos de cada uno ��%�� %� �� %�noble:

a) Cl gana ____________ electrones.

b) Oxígeno gana ___________electrones.

c) N gana ____________ electrones.

d) Yodo gana ____________ electrones.

e) P gana ____________ electrones.

f) Carbono gana __________ electrones.

La representación de la forma en que los electrones de la última capa o capa de valencia están distribuidos en una molécula se logra gracias a las fórmulas o estructuras de Lewis. En este método, los electrones de valencia de cada átomo están representados por puntos, cruces o círculos.

Es importante recordar que el uso de puntos y otros elementos para re-presentar los electrones tienen un objetivo meramente ilustrativo, pues no existe actualmente diferencia alguna entre los electrones de los diferentes átomos, ya que todos ellos son equivalentes. También debe notarse que el par de electrones es usualmente necesario para formar una unión, lo que se llama par de electrones de unión o unión covalente. Así, las estructuras pueden ser escritas con líneas que representan el par de electrones de unión.

X X X X X X X X

Fig. 5.3 Estructuras de Lewis.

&�� -� �� %��"^� ��anteriores, en ocasiones se omiten. Otro ejemplo, considerando el ión sulfato de Lewis de acuerdo con la regla del octeto, es:

Fig. 5.4 El ión sulfato de Lewis.

En general, los átomos que tienen 1, 2 o 3 electrones de valencia tien-den a perderlos para convertirse en iones con carga positiva, como es el caso de los metales. Por otro lado, los átomos con 5, 6 o 7 electrones de valencia tienden a ganar electrones y convertirse en iones con carga negativa. Muchos de los no metales caen en esta categoría. Estos no metales también pueden compartir sus electrones para obtener ocho electrones en su nivel de energía de valencia. Los elementos con cuatro electrones de valencia, como el carbono, son los más aptos para compartir tal tipo de electrones.

Química I

150

Actividad de aprendizaje 2En equipos de cuatro integrantes desarrollen la representación punto-electrón de Lewis para los siguientes elementos.

a) Helio

b) Potasio

c) Magnesio

d) Indio

e) Estroncio

f) Fósforo

g) Plomo

h) Kriptón

Formación de iones y enlace iónicoExisten compuestos que conducen la corriente eléctrica y aquellos que no la con-��'� ��explica por la diferencia en la forma en que los electrones de valencia en los áto-mos se comportan cuando reaccionan para formar una unión química.

En los compuestos iónicos, la unión está formada por la completa trans-ferencia de un electrón de la capa externa de un átomo con su gran tendencia a �� %�� capa de valencia del átomo para formar una unión química.

Ejemplo:

NaClNa+ pierde 1 electrón, se convierte en ión positivo +1e�.

Cl� gana 1 electrón ��Cl�, se convierte en un ión negativo menos 1e�.

Las cargas opuestas de los iones formados se combinan y se unen por fuerzas eléctricas.

Por dicha razón esta unión es llamada unión electrostática o unión elec-trovalente (unión iónica).

Característica del enlace iónico

� Se forman iones.

� Hay transferencia de electrones (uno pierde y otro gana).

� Se da entre un metal y un no metal.

� La electronegatividad es mayor a 1.

Enlace iónico: es la fuer-za de atracción entre los iones de carga opuesta que los mantiene unidos en un compuesto.


151


Na pierde 1 e- Na +1

Mg pierde 2e- Mg +2

-Al pierde 3e Al+3

N acepta 3e

O acepta 2e

F acepta 1e

-

-

-

N

O

F

-3

-2

-1

Fig. 5.5 Formación del enlace iónico.

Se ha encontrado experimentalmente que los compuestos químicos se �� % ��% ��8�� %��/�� -ca, inmersos en una solución o estando fundidos, y aquellos que no lo hacen. Según la forma en que los electrones de valencia se comportan cuando reaccionan para '� ��

En el caso de los compuestos iónicos, la unión está formada por la com-pleta transferencia de un electrón de la capa externa de un átomo con su gran �� %�� electrón de la capa de valencia del átomo para formar una unión química. Así, por ejemplo, en el NaCl, el sodio y el cloro, el sodio pierde su electrón 3s1.

Fig. 5.6 Formación del ion sodio y cloruro.

Na0«@�« Na+ + 1e«

Y el cloro acepta el electrón para producir el ion cloruro

Cl0 + 1e« Cl««@�«

Las cargas opuestas de los iones formados se combinan y se unen por fuerzas coulómbicas. Por esta razón este tipo de unión se llama unión electrostá-tica o unión electrovalente (en ocasiones le llaman unión iónica). El enlace iónico ocurre cuando hay transferencia completa de electrones de un átomo a otro. Un enlace iónico es la fuerza de atracción entre los iones de carga opuesta que los mantiene unidos en un compuesto iónico. Estos iones de carga opuesta se forman por la transferencia de uno o más electrones de un átomo a otro.

El átomo que pierde electrones se transforma en ion positivo o catión, y el que acepta se convierte en ion negativo o anión. El número de electrones perdidos o ganados determina la valencia o número de oxidación del elemento. $�� %� �� `�� <�

Estos iones forman un enlace puesto que, como establece la ley elec-trostática, las partículas con carga diferente se atraen y las partículas con cargas iguales se repelen. Por esto el enlace iónico se llama también electrovalente.

Ejemplos

Na + F Na + F+1 -1 La fórmula del compuesto es NaF

`"�� <

Química I

152

Mg + 2 F Mg + 2 F -1+2 La fórmula del compuesto es MgF2 `"� � ��%��<

2Na + O 2Na + O -2+1 La fórmula del compuesto es Na2O (óxido de sodio)

3K + N 3K + N -3+1 La fórmula del compuesto es K 3N (nitruro de potasio)

Fig. 5.7 Ejemplos de electrovalentes.

Síntesis1. Escribe sobre la línea los iones que se formarían (símbolo y carga) en cada uno

de los elementos ya sean que ganen o pierdan electrones.

� Aluminio

� Azufre

� Bario

� Yodo

� Rubidio

� Bromo

� Litio

� Fósforo

2. Recordando la regla del octeto y utilizando el punteo de Lewis, escribe la for-mación del enlace iónico para los siguientes compuestos:

a) KCl

b) Ca O

c) Al O2 3


153





Niveles de logro





]$�� lógica y creativa.]6 �� propia para expresar ideas.]\�� entre diversos conceptos.]�� la representación de un fenómeno.




]$�%�� que se le indican.]9�� entre los pasos para resolver un problema.]$�%��lógica.]\�� que sigue con el alcance de un objetivo.

Comentarios:





Niveles de logro


4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas �� consultando fuentes y realizando experimentos pertinentes.9. Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar � ��

Elabora estructuras de Lewis para los elementos y los compuestos con enlace iónico.

]&�� de enlace químico y su ��]&�� de enlace iónico.]=�� de Lewis y la regla del octeto en la formación del enlace iónico.]�� de Lewis para los compuestos con enlace iónico.

Comentarios:

Química I

154

Sesión B. Enlace covalente

Enlace covalenteEl enlace covalente se forma cuando los átomos que se combinan comparten electrones. Los compuestos no iónicos, los cuales comprenden la mayoría de los compuestos orgánicos y muchos compuestos inorgánicos, se forman porque com-parten los electrones de valencia. La unión así lograda se llama unión covalente. La unión covalente es cuando dos electrones, uno de cada átomo, se comparten en la misma magnitud por cada átomo y no llegan a pertenecer exclusivamente a uno solo.

Los electrones son restringidos a la región entre los núcleos de los dos átomos y se dice que son electrones localizados. La energía de estabilización lo-grada en este tipo de unión es llamada energía de intercambio. El ejemplo de la formación de una unión covalente es:

En donde la x denota los electrones de los dos átomos de H. Esta ilus-tración es, por conveniencia, sólo para el ejemplo, puesto que realmente los dos electrones son indistinguibles. Un segundo ejemplo sería:

Fig. 5.8 Formación de un enlace covalente.

Se observa que en ambos casos, los electrones compartidos guían la rea-��%� �� %� � ��

�� %�� `�< �� %� �� helio (He) y el F a la del neón (Ne). La teoría de la unión, asume que una unión ��'� ��% � ��%� ��%�raro, fue propuesta por primera vez por G.N. Lewis. En los ejemplos anteriores, para la formación de la unión covalente, el par de electrones fue formado por la donación de un electrón de cada uno de los átomos involucrados en la unión. Otro tipo de unión covalente es posible cuando ambos electrones son donados sólo por uno de los átomos involucrados en la unión. Este tipo de unión es llamada dativa o covalente coordinado.

Generalmente el átomo que dona el par de electrones es el que tiene un par de electrones no compartidos en su capa de valencia exterior. Así, en los com-puestos de oxígeno y nitrógeno debía esperarse que formaran este tipo de unión. �� %� ��%� ��%� � ��


155


(H+), B y Al. Ejemplos de la formación de la unión dativa o covalente coordinada son la reacción entre el protón con agua y la del amoniaco, para formar los iones hidronio y amonio, respectivamente:

Un método útil para indicar la formación de electrones en una unión co-valente simple es usando una línea .

Características de los diferentes tipos de enlace covalenteEnlace covalente no polar u homopolarDe acuerdo con esto, se tienen diferentes tipos de enlaces covalentes.

Podríamos llamar enlace covalente puro o no polar a aquel que se forma entre átomos de la misma especie, en donde las cargas eléctricas negativas se encuentran simétricamente distribuidas.

Por ejemplo, en el enlace covalente entre dos átomos de hidrógeno, cada uno con un electrón, comparten un par para formar una molécula de hidrógeno, que es más estable que los átomos de hidrógeno individuales.

Fig. 5.9 Formación de una unión covalente.

El átomo de cloro, con siete electrones de valencia, cuando se une a otro átomo de cloro, comparte un par de electrones para formar una molécula biatómi-ca con un enlace covalente:

Cl + Cl Cl Cl→

Fig. 5.10 Átomo de cloro.

Química I

156

Cada átomo de cloro necesita ocho electrones para alcanzar un octeto de electrones estable como el del gas argón. En las moléculas de Cl2 y H2, hay un enlace covalente entre los átomos. En las fórmulas de Lewis de las moléculas, un enlace se representa como un par de electrones entre los átomos o como una raya en vez del par electrónico. Ejemplo:

H — H (H2) o Cl — Cl (Cl2)

22

Este compartir de electrones no se limita a un solo par de ellos. Conside-remos el átomo de nitrógeno con cinco electrones de valencia:

N NFig. 5.11 Molécula de nitrógeno.

En este arreglo, cada átomo tiene únicamente seis electrones de valencia �� &��-mo tiene dos electrones no apareados, así que, para alcanzar más estabilidad, cada átomo de nitrógeno forma dos enlaces covalentes más, hasta sumar un total de tres. La molécula de nitrógeno se representa mediante las estructuras siguientes:

El oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno y todos los halógenos son los ele-mentos químicos que forman moléculas biatómicas en las cuales la diferencia de electronegatividad es cero.

Enlace covalente polarEn este tipo de enlace, los átomos o elementos que forman la molécula o com-puesto son de distinta especie y tienen electronegatividad diferente, lo que hace que en el espacio del átomo más electronegativo haya una mayor densidad de cargas eléctricas negativas y se forme un polo negativo, en contraste con el polo opuesto que es positivo. Por ejemplo, al formarse el cloruro de hidrógeno (HCl), la diferencia �� %��% �� '� �� %��`¸�) y, en el lado del hidrógeno, otro polo �� `¸+), ya que el cloro atrae con más fuerza a los electrones del enlace (el símbolo delta indica una separación parcial de cargas). Formación ��¸+¸�.


157


Fig. 5.12 Formación del dipolo.

Enlace covalente coordinado o dativoEn este tipo de enlace, los átomos que se combinan comparten electrones, pero el par necesario para formar el enlace es proporcionado solamente por uno de ellos.

En general, el átomo que proporciona los electrones tiene un par no compartido en su nivel de valencia. Por ejemplo, en el caso del amoniaco (NH3) el �� %� �� `��<�

Fig. 5.13 Amoniaco NH3.

Una vez formado el enlace, no se distingue de cualquier otro enlace covalente. Por ejemplo, un ion hidrógeno (H+) puede formar un enlace covalente coordinado con una molécula de amoniaco, mediante el traslape de su orbital con un orbital del átomo central nitrógeno que contiene el par de electrones no com-partidos:

Fig. 5.14 Formación del ión amonio.

Para representar la unión dativa o unión covalente coordinada se utiliza una � la cual parte del átomo del donador al átomo del aceptor. Así, el ión amonio puede escribirse:

H H

H

H

N− −↓

↑+

Química I

158

Se debe tener en mente que esta representación es por conveniencia y que realmente las cuatro uniones NH son equivalentes. El origen del par de elec-trones no importa después de que la unión es formada. Algunos compuestos como dímeros y polímeros existen debido a la formación de la unión dativa o unión co-valente coordinada. Así el cloruro de aluminio existe en fase vapor como Al2Cl6 en la estructura de puente formada por el átomo de cloro, actuando como un átomo donador, mientras que el átomo de aluminio actúa como un átomo receptor:

El procedimiento sistemático siguiente te facilitará la escritura de fór-mulas de puntos de estas estructuras más complejas, en especial de las compues-tas de cuatro o más átomos.

Pasos para escribir fórmulas de puntos de Lewis

1. Escribe el símbolo central de la estructura (si intervienen tres o más átomos) y distribuye los demás átomos alrededor del átomo central. Los átomos cen-trales más comunes son, entre otros, los no metales (C, N, P, S y a veces, O, en H2O, CO2 y O3).

2. Calcula el número total de electrones de valencia, sumando los electrones de valencia de cada átomo de la molécula o ion.

a) En el caso de un ion negativo, suma a este total un número de electro-nes igual a la carga negativa del ion.

b) En el caso de un ion positivo, resta de este total un número de electro-nes igual a la carga positiva del ion.

3. Une cada átomo al átomo central mediante un enlace sencillo (que represente un par de electrones).

Distribuye los electrones restantes alrededor de todos los átomos, para com-pletar un octeto de electrones en torno a cada átomo, excepto el hidrógeno, que sólo puede tener dos electrones (en las estructuras grandes que contienen hidrógeno, como H2SO4, los átomos de hidrógeno se enlazan al oxígeno, el cual, a su vez, se enlaza al átomo central).

4. Si el número total de electrones disponibles es menor que el número necesa-rio para completar un octeto, desplaza los pares de electrones (externos) no compartidos para formar uno o más dobles enlaces (hay un doble enlace en la estructura cuando hacen falta dos electrones; un faltante de cuatro electro-nes indica la presencia de dos dobles enlaces o de un triple enlace).

Ejemplo:

Vamos a realizar la representación punto electrón de Lewis del bióxido de carbono CO2 aplicando las reglas ya descritas.


159


El átomo de carbono tiene 4 electrones de valencia y cada átomo de oxígeno, 6. Entonces, tenemos un total de 4 + (2 × 6) = 16 electrones de valencia. Primero debemos unir al átomo central cada uno de los dos átomos de oxígeno, mediante un enlace sencillo (un par de electrones):

Estructura

incompleta

Podemos distribuir los doce electrones restantes entre los dos átomos de oxígeno, para completar el octeto de electrones en torno a cada átomo de oxígeno

Estructura

incompleta

Hemos utilizado los 16 electrones de valencia y cada átomo de oxígeno tiene un octeto, pero el átomo de carbono tiene 4 electrones y necesita 4 más para completar su octeto. Desplazando un par de electrones no compartidos de cada oxígeno a cada enlace C—O, podemos formar dobles enlaces entre el carbono y el oxígeno, con lo cual se tiene un octeto de electrones para el carbono y también para el oxígeno:

Actividad de aprendizaje 31) Escribe una fórmula de Lewis del ion fosfato (PO4

�3) aplicando el método de los cuatro pasos.

2) Distribuye los 4 átomos de oxígeno alrededor del fósforo, que es el átomo central.

Geometría molecular y polaridadLas fórmulas de puntos de Lewis permiten explicar cómo se distribuyen los elec-trones de valencia entre los átomos de una molécula, pero no sirven para predecir con exactitud la forma molecular ni la polaridad de una molécula. Para predecir la dimensión tridimensional de los átomos dentro de una molécula, la forma molecu-lar, conviene recurrir a otro modelo: la teoría de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia (RPECV). El concepto es muy simple: en este modelo, las nubes electrónicas con carga negativa que rodean al átomo central de una molécula se repelen mutuamente. En otras palabras, los pares de electrones que rodean el átomo central se mantienen alejados unos de otros en lo posible.

Química I

160

En el modelo RPECV, se visualizan los pares de electrones no compar-tidos, también llamados pares solitarios (los que no participan en el enlace co-valente), así como los pares de electrones de enlace (los de enlaces sencillos o múltiples) distribuidos alrededor del átomo central tan lejos unos de otros como les es posible.

Los pares de electrones de los enlaces sencillos, dobles y triples se tratan como una sola nube de electrones, porque los atraen los mismos átomos. Las formas de las moléculas, determinadas por la distribución de los pares de electrones no compartidos y de enlace, son similares a las distribuciones que se crean cuando se atan diferentes globos del mismo tamaño. Imagina cada globo como una nube elec-trónica atraída hacia el átomo central, por el cual sería el nudo entre los globos. Por ejemplo, dos pares de electrones en torno a un átomo central se pueden re-presentar como dos globos atados; tres pares de electrones alrededor de un átomo central, como tres globos atados, y así sucesivamente.

Actividad de aprendizaje 41) ¿Cómo se vincula el conocimiento de la ionización con el desarrollo tec-

nológico?

2) Investiga ¿qué otras ciencias y disciplinas requieren un conocimiento de los tipos de enlace?

Teoría de orbitales molecularesDistribución linealDos globos atados uno al otro tienden a apuntar en sentido opuesto, de modo que los dos globos y el nudo que los une forman un ángulo de 180º, en distribución lineal.

Fig. 5.15 Distribución lineal.

Son ejemplos de moléculas con tres átomos en una distribución lineal (A — B — A) el CO2, el BeF2 y otras moléculas similares con dos átomos unidos de forma covalente a un átomo central que tiene únicamente dos electrones de va-lencia y, por lo tanto, sólo puede formar dos enlaces covalentes (los compuestos de berilio no siguen la regla del octeto). La repulsión de pares de electrones produce la forma lineal.


161


Distribución trigonal planaCuando se atan juntos tres globos, el nudo del centro y los tres globos tienden a yacer en el mismo plano y a adoptar posiciones tales que los ángulos sean de 120o, en una distribución trigonal plana.

Fig. 5.16 Distribución trigonal plana

El BF3, el BCl3 y el SO3 son ejemplos de moléculas con esta forma trigonal plana. En los compuestos de boro, el átomo (boro con tres electrones de valencia) sólo puede tener tres enlaces (tres pares de electrones). Por consiguiente, el boro puede compartir sólo seis electrones, de modo que no sigue la regla del octeto. �� /��una forma trigonal plana.

Distribución tetraédricaLas moléculas con cuatro átomos unidos a un átomo central integran estructuras cuya forma se asemeja a cuatro globos atados a un centro común, los cuales se distribuyen lo más alejados posible unos de otros, formando ángulos de 109.5o alre-dedor del átomo central. El conjunto de los cuatro globos, y también la molécula, cabrían dentro de un tetraedro (una estructura con cuatro caras triangulares). Por consiguiente, se dice que los globos y la molécula tienen una distribución tetraé-drica, como se muestra a continuación.

Fig. 5.17 Distribución tetraédrica.

Son ejemplos de moléculas que tienden a adoptar esta distribución te-traédrica el metano, CH4, el tetracloruro de carbono, CCl4, y otras moléculas con cuatro átomos unidos de forma covalente a un átomo central. 5

Química I

162

Actividad de aprendizaje 5Realiza la estructura de Lewis para cada uno de los siguientes compuestos:

a) BCl3

b) CS2

c) H2S

d) SiH4

e) CBr4

SíntesisDe los compuestos anteriores, escoge tres y realiza, en equipos de tres, las geo-metrías moleculares.

Utiliza bolitas de unicel, brillantina, plastilina, pinturas, etcétera. Pre-senta tu modelo y explica cómo se forma la geometría (modelo repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia, REPCV).




Niveles de logro









]$�%��instrucciones que se le indican.]9�� entre los pasos para resolver un problema.]$�%��lógica.]\��procesos que sigue con el alcance de un objetivo.

Comentarios:


163






Niveles de logro


4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas �� consultando fuentes y realizando experimentos pertinentes.9. Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios ��

Elabora estructuras de Lewis para los elementos y los compuestos con enlace iónico.

]&�� de enlace covalente y su ��]=�� de Lewis y la regla del octeto en la formación del enlace covalente.]4��'� ��de electronegatividades con el tipo de enlace covalente.]�� de Lewis para los compuestos con enlace covalente.

Comentarios:

Sesión C. Enlace metálico

El enlace metálico. Concepto y teorías Este tipo de enlace se presenta en los cristales metálicos sólidos. Ocurre entre �� consiste en iones metálicos con carga positiva en una red tridimensional en la que los electrones de valencia débilmente sujetos se mueven con libertad a través del �� "�� 7�� sujetos con menos fuerza son los mejores conductores de la electricidad. En los elementos metálicos, a diferencia de lo que ocurre con los covalentes, muchos de sus átomos comparten electrones.

Los electrones de valencia de metales, como la plata o el cobre, forman ��% �� "�� /��éstos no pertenecen a ningún átomo en particular, los átomos existen como iones positivos que se neutralizan con las cargas negativas de todos los electrones. Esta teoría nos permite explicar la alta conductividad térmica de los metales.

Química I

164

Teoría de bandasLa teoría de bandas tiene como base las zonas de acercamiento de las nubes de carga de los diferentes orbitales electrónicos que constituyen el metal, que gene- �� 7�� %��-do que los electrones que están deslocalizados se mueven con libertad en dichas bandas que se forman por sobreposicion de los orbitales moleculares.

Los electrones se mueven libremente entre bandas, provocando así la conducción eléctrica.

7�� 8

� Poseen un brillo característico.

� Son excelentes conductores de calor y electricidad, como la plata y el cobre.

� Son maleables, por lo que pueden formar láminas muy delgadas.

� Son dúctiles, es decir, se pueden estirar hasta formar alambres muy delgados.

Son dúctiles y maleables debido a la gran fuerza de las uniones metá-licas, lo que provoca que sus electrones sólo se desplacen sin que se rompan los ��

Existen átomos que pierden electrones y otros que ganan; los primeros son, generalmente, los metales, y los segundos, los no metales.

La tabla periódica separa los metales de los no metales por medio de una línea escalonada. A la derecha de esta línea se encuentran los no metales y, a la izquierda, los metales. En el extremo izquierdo se encuentran los elementos más metálicos. La mayoría de los elementos se consideran metales o aún no metales, como el silicio, el fósforo, el arsénico y el selenio, que tienen muchas propiedades metálicas. Los elementos que se encuentran adyacentes a la línea escalonada se llaman metaloides, con excepción del aluminio, que es un metal, ya que la mayo-ría de sus propiedades son metálicas.

En un mismo periodo, las propiedades metálicas disminuyen conforme aumenta el número atómico. En un mismo grupo, las propiedades metálicas au-mentan conforme aumenta el número atómico. Los principales metales preciosos son oro, platino y titanio. Además de su valor, estos metales tienen elevados pun-tos de oxidación, es decir, muy difícilmente se oxidan.

Actividad de aprendizaje 61) Escribe en tu cuaderno el nombre de algunos objetos de tu vida cotidiana

que presenten el enlace metálico.

2) Señala con una equis si la propiedad pertenece a los metales o a los no metales.

Propiedad Metal No metal

Conducen la electricidad


165


Propiedad Metal No metal

Se reducen

Tienen brillo

No conducen el calor

Forman redes cristalinas

Ganan electrones

Síntesis 1. Empleando esquemas del modelo de electrones libre y de la teoría de bandas,

redacta en tu libreta la explicación de cómo se forma el enlace metálico.

2. Investiga, analiza y redacta un reporte sobre la importancia que tienen los metales en la economía de México




Niveles de logro






Comentarios:

Química I

166





Niveles de logro


2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.4. Obtiene registra y sistematiza la información para responder a preguntas �� consultando fuentes y realizando experimentos pertinentes.

Describe las teorías que explican el enlace metálico.

]&�� de enlace metálico.]!�� que explican el enlace metálico.]\�� que tienen los metales en la economía de México.

Comentarios:

Sesión D. Fuerzas intermoleculares

Fuerzas intermolecularesLas fuerzas intermoleculares son fuerzas de atracción entre moléculas que ejer-�� "�� 6� �� necesario estudiar diferentes tipos de fuerzas. El estado físico de una sustancia depende mucho del equilibrio entre la energía cinética y las energías de atracción intermolecular de las partículas.

La energía cinética, que depende de la temperatura, tiende a conservar apartadas y en movimiento a las partículas. En cambio, las energías de atracción intermolecular de las partículas tienden a mantenerlas unidas. Aquellas sustancias que son gases a temperatura ambiente tienen atracciones intermoleculares más débiles que las líquidas y éstas, a su vez, tienen atracciones más débiles que las sólidas.

Muchas propiedades de los líquidos, incluyendo sus puntos de ebullición, �"��'�� =�� forman dentro de sí burbujas de su vapor. Las moléculas de un líquido deben ven-�� '�� '� �� &��-


167


tensas sean dichas fuerzas, mayor será la temperatura a la cual hierve un líquido. Del mismo modo, los puntos de fusión de los sólidos aumentan al incrementarse la intensidad de las fuerzas intermoleculares.

Se conocen tres tipos de fuerzas de atracción entre las moléculas neutras:

h

Fuerzas de Van der WaalsLas fuerzas ion-dipolo y dipolo-dipolo se llaman también fuerzas de Van der Waals, en honor a Johannes Van der Waals, quien desarrolló la ecuación para predecir la desviación de los gases del comportamiento ideal.

Fuerzas dipolo-dipoloLas fuerzas dipolo-dipolo actúan entre moléculas polares. Su origen es electrostático, por lo que se pueden entender con la Ley de Coulomb. La orientación de moléculas polares en un sólido y en los líquidos es parecido, pero su unión no es tan rígida.

Estas fuerzas existen entre moléculas polares neutras. Las moléculas po-lares se atraen unas a otras cuando el extremo positivo de una molécula está cerca del extremo negativo de otra. Las fuerzas dipolo-dipolo son efectivas sólo cuando las moléculas polares están muy próximas y generalmente son más débiles que las fuerzas ion dipolo.

Dipolo

Dipolo inducido

Fuerzas dipolo-dipolo inducidoPara inducir un dipolo no sólo depende del ion o de la fuerza de dipolo, sino tam-bién de qué tan polarizable es el átomo o molécula. En general, conforme sea mayor el número de electrones será mayor su capacidad de polarizarse. En un áto-mo cualquiera los electrones se mueven a cierta distancia del núcleo, en ciertos

Química I

168

momentos estos electrones pueden llegar a tener un momento dipolo generado �� dipolo instantáneo, porque sólo dura una fracción de segundo.

Este tipo de dipolo produce lo que se conoce como fuerzas de dispersión.

A temperaturas muy bajas, estas fuerzas son muy fuertes y es lo que oca-siona que se condensen los gases.

Fuerzas de dispersión o fuerzas de LondonEste tipo de fuerzas fue propuesto por primera vez en 1930, por Fritz London, quien reconoció que el movimiento de los electrones en un átomo o en una molé-cula puede crear un momento bipolar instantáneo. Estas fuerzas de atracción se llaman fuerzas de dispersión de London��%��las moléculas están muy próximas entre sí.

La facilidad con la que una fuerza externa distorsiona la distribución de cargas en una molécula se llama polarizabilidad. Cuanto mayor sea la palarizabili-dad de una molécula, más fácil se puede distorsionar su nube electrónica para dar un dipolo momentáneo y así mayor será la energía de las fuerzas de dispersión de London. En general, las moléculas más grandes tienden a aumentar la energía de las fuerzas de London con el incremento de tamaño molecular.

La forma de las moléculas también juega un papel importante en la mag-nitud de las fuerzas de dispersión. Por ejemplo: el n-pentano y el neopentano tienen la misma fórmula molecular, pero el punto de ebullición del n-pentano es 27 K superior al neopentano. La diferencia se atribuye a su forma, el n-pentano tiene una forma cilíndrica (mayor atracción entre moléculas y mayor área de con-tacto) y el neopentano tiene una forma casi esférica.

Síntesis 1. Determina el tipo de fuerza intermolecular que existe entre los siguientes

pares de compuestos y explica tu respuesta:

HBr H2S

Cl2 CBr4

I2 NO3—

NH3 C6H6

C6H6 C6H6


169


2. Investiga y explica las siguientes propiedades macroscópicas de los líquidos a partir de las fuerzas intermoleculares:

Punto de fusión

Punto de ebullición

��

Viscosidad

Rúbrica para registrar el logro de competencias genéricas de la sesión D



Niveles de logro







5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a partir de métodos establecidos.


]$�%��instrucciones que se le indican.]9��relación entre los pasos para resolver un problema.]$�%��lógica.]\��procesos que sigue con el alcance de un objetivo.

Comentarios:

Química I

170

Rúbrica para registrar el logro de competencias disciplinares de la sesión D




Niveles de logro


10. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o ��

Explica las propiedades macroscópicas de los líquidos y gases, a partir de las fuerzas intermoleculares que los constituyen.

]9�� tipos de fuerzas intermoleculares.]4��'�� intermoleculares con las propiedades que presentan los gases y líquidos.]\��importancia de los modelos teóricos para explicar las propiedades de las sustancias.

Comentarios:

Sesión E. Puente de hidrógenoPuente de hidrógenoLa posición del hidrógeno (H) en la tabla periódica indica que debe esperarse que actúe en sus reacciones con dos funciones: una como metal- a través de perder su elec-trón de 1s, y otra como un elemento halógeno (engendrador de sales), por medio de ganar un electrón y parecerse a la estructura del helio. Esto indica que se puede hallar como un protón (H+) o como un hidruro (H�). En adición a aque-llos compuestos electrovalentes, se ha visto que el hidró-geno forma muchos compuestos en los cuales tiene uniones covalentes.

Existen muchos compuestos en los que el átomo de hidrógeno existe simultáneamente entre dos átomos, actuando como un puente entre ellos. En esta situación, el átomo de hidrógeno (H) se encuentra envuelto en dos uniones: una covalente y en otra conocida como puente de hidrógeno. Las uniones del H, halladas con otros áto-mos, tienen una alta densidad de electrones y, por tanto, un gran valor de elec-tronegatividad, como en los casos del F, O y N. Es reconocido que estas uniones tienen carácter electrostático. Las uniones del H tienen una energía de unión de aproximadamente 5 Kcal/mol, es decir, mucho más débil que las uniones covalen-tes, las cuales tienen una energía de unión de 80 a 100 Kcal/mol. La unión del H contribuye a encontrar propiedades anormales observadas en muchos compuestos.

Fig. 5.18 Puente de hidrógeno.


171


Así, los puntos de ebullición anormales y pesos moleculares en soluciones pueden ser explicados con base en este fenómeno. El ácido fórmico (HCOOH) forma un dímero en solventes no polares, lo cual resulta en dos veces el peso molecular esperado. Este dímero es formado a través de unión del hidrógeno o puente de hidrógeno, de la siguiente manera:

Fig. 5.19 Dímero formado a través de unión de hidrógeno.

En esta estructura, las líneas punteadas indican la formación de la unión electrostática del hidrógeno. Nota que la distancia OH de la unión del H es mucho �� %��es más débil que su correspondiente unión covalente.

Similarmente, el HF forma un polímero de muchas unidades HF, también unidas por puentes de hidrógeno:

La reducción anómala de la densidad del agua que ocurre cuando ésta se congela, puede explicarse con base en los puentes de H entre las moléculas de cristales de agua. Esto da como resultado una estructura con grandes aberturas en-tre las moléculas de agua en el hielo, lo cual aumenta su volumen. Cuando el hielo se funde, la estructura se rompe y las moléculas de agua se vuelven a empacar más cerca una de otra, incrementando con ello su densidad. Por lo tanto, algunas moléculas de agua son unidas por conjuntos de hidrógeno en el agua, pero no se extienden o desaparecen parcialmente en el hielo.

Los relativos altos puntos de fusión y de ebullición de HF, H2O y NH3 pue-den ser explicados también con base en la asociación de las uniones de H.

Características del aguaEstructura molecular del agua

Este compuesto está formado por 2 átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. El en-lace que forma es covalente polar, construido por el traslape de un orbital 1s del hidrógeno y un orbital 2p no apareado del oxígeno. La distancia entre 2 núcleos se llama longitud de enlace, que en el agua es de 0.0096 nm O�H. La molécula del agua no es lineal, tiene un ángulo aproximado de 105° entre los dos enlaces.

a) Distribución de los electrones

b) Ángulo y longitud de enlace O�H

c) Estructura de los orbitales moleculares

d) Representación del dipolo

Química I

172

El agua es la única sustancia que se presenta en la naturaleza en tres estados físicos. Como líquido se encuentra en los mares, ríos, océanos, lagunas y en la lluvia; en forma sólida, en el hielo, el granizo y la nieve, y como gas, en el �� %��6� ��%�� '��

El agua pura es líquida, incolora, inodora e insípida; hierve a 100 oC a nivel del mar, y se congela a 0 °C. La mayor densidad del agua se alcanza a 4 oC, y ��@%��7+�� @�� % �� % ��!��/��aire, el agua es la sustancia más abundante sobre la Tierra. Es el único compuesto líquido con masa molecular baja (18 uma). Su forma sólida es menos densa que la líquida, característica excepcional que permite que los peces y otros organismos acuáticos sobrevivan durante el invierno en las zonas frías. Si el hielo fuese más denso que el agua, se hundiría y provocaría una congelación total desde la super-��'��

Un gramo de hielo ocupa mayor volumen que un gramo de agua, de ma-nera que cuando se forman cristales de hielo en las células vivas, su expansión las rompe y las destruye. Cuanto menor es la temperatura, los cristales de hielo son más grandes y peor el daño celular. La industria de la congelación de alimentos tiene en cuenta esta propiedad del agua. El alimento se congela con tanta rapidez que los cristales de hielo formado son muy pequeños y el daño que causan a la estructura celular del alimento es mínimo. Otra propiedad poco común del agua es su elevada capacidad calórica: se necesita una caloría para elevar la temperatura de 1 g de agua en 1 °C, lo que equivale a 10 veces la energía requerida para elevar 1 °C la temperatura de la misma cantidad de hierro. Esta energía se llama calor ��*��A��.

7�� %��%�� mucha energía para elevar su temperatura, sino también que el agua cede mucho calor cuando experimenta una disminución de temperatura. Las enormes cantida-��%�� ^�� %�%�� moderar las variaciones diurnas de temperatura. Para apreciar la importancia de esta propiedad, basta considerar los cambios de temperatura extremos en la su-�� 7�� %��7�� 7�� de 100 °C hasta casi 175 °C. En la Tierra, la variación oscila de �50 °C hasta 50 °C una diferencia de 100 °C.

Algunas propiedades químicas del aguaQuímicamente, el agua existe en forma de moléculas compuestas por 2 átomos de hidrógeno unidos a uno de oxígeno por medio de enlaces covalentes, formando un ángulo de 105 °C. Los enlaces covalentes implican compartir electrones entre el oxígeno y el hidrógeno.

El oxígeno atrae los electrones con mayor fuerza que el hidrógeno, por lo que se forma una molécula polar en la que el oxígeno tiene una carga parcial negativa y el hidrógeno, una carga parcial positiva. La polaridad de las moléculas del agua explica algunas de sus propiedades singulares, por ejemplo, que se desvíe de su trayectoria al acercarse un imán.

��"�� %�� `��|%��7<��la del agua 1g/mL. La polaridad de las moléculas de agua es tan grande que provo-ca una fuerza de atracción entre ellas: los átomos de hidrógeno de una molécula son atraídos por el oxígeno de las moléculas vecinas. Las fuerzas de atracción son

Fig. 5.20 La catarata más grande del mundo: Salto Ángel, en Venezuela.

Fig. 5.21 Témpano de hielo.


173


tan grandes que se forma un nuevo tipo de enlace: el puente de hidrógeno. Como el agua es un agregado de moléculas unidas por puentes de hidrógeno, para sepa-rarlas se necesita aplicar energía extra; por eso tiene puntos de fusión y ebullición más altos que los esperados.

Las sustancias, en su mayoría, se expanden cuando se calientan y se con-traen cuando se enfrían. El agua se rige por este comportamiento, pero se calien-tan a 4°C, ya no se contrae, sino que comienza a expandirse. Si se enfría todavía más, se congela formando hielo: de pronto comienza a expandirse 10% para formar un sólido que es menos denso que el agua. Las moléculas de hielo se encuentran más separadas de lo que estaban en la forma líquida.

La naturaleza polar de las moléculas del agua permite explicar algunas otras de sus propiedades, como su capacidad para disolver muchas sustancias, su tensión supe �� %�� la combustión del oxígeno y el hidrógeno es sumamente estable, porque para des-componerla es necesario restituirle la energía que desprendió al formarse. Para disociar su molécula se requieren temperaturas mayores a los 2 500 °C, o bien, se puede recurrir a la electrólisis, que consiste en pasar corriente eléctrica a través del agua.

El agua reacciona con muchas sustancias formando nuevos compuestos; por ejemplo, al reaccionar con el dióxido de carbono produce el ácido carbónico:

En general, los metaloides no reaccionan con el agua, mientras que los halógenos sí lo hacen formando ácidos. Cuando el agua reacciona con el cloro, se forma ácido hipocloroso y ácido clorhídrico:

Cuando el agua reacciona con el sodio se forma hidróxido de sodio y se desprende hidrógeno:

4��%��"^� �� -hídrico y se libera oxígeno:

2F(g) + H20(1) 4HF(I) + O2(g)

Fig. 5.22 Electrólisis.

Química I

174

Otros compuestos que presentan puente de hidrógeno son los siguientes:

Propiedades físicas del agua y otros compuestos de hidrógeno con los elementos del grupo VI A

Fórmula ColorMasa molar

Punto de fusión (°C)

Punto de ebullición 1 atm (°C)

Calor de fusión J/g

(Cal/g)

Calor de evaporación J/g (Cal/g)

H2O incoloro 18.00 0.00 100.0 335 (80.0) 2.26 × 103 (540)

H2S incoloro 34.1 »k?�? »��J 69.9 (16.7) 548 (131)

H2Se incoloro 81.0 »�?�� »w@�J 31 (7.4) 238 (57.0)

H2Te incoloro 129.6 »w� »| ----- 179 (42.8)

SíntesisRealiza las siguientes actividades y contesta las preguntas que se formulan a continuación:

1) En equipo de tres personas, lean en el libro de texto los temas “Fuer-zas intermoleculares” y “Características del agua”, y elaboren un mapa mental.

2) Describe la diferencia entre los enlaces covalentes de la molécula de agua y los puentes de hidrógeno del agua.

3) �Z�/� ��%�� de hidrógeno?

4) �6� ��/"��%�� -miento en función de las fuerzas intermoleculares del agua.

5) Explica por qué cuando dejas tapada una botella llena de agua en el con-gelador, ésta puede romperse.

6) Escribe cuáles serían algunas de las acciones necesarias para optimizar el uso del agua, investiga las estructuras químicas de moléculas biológicas y la presencia del puente de hidrógeno en ellas.

7) ¿Cuál es la importancia del enlace por puente de hidrógeno en las propie-dades de compuestos que forman parte de los seres vivos?


175


Rúbrica para registrar el logro de competencias genéricas de la sesión E



Niveles de logro








5.1 Sigue instrucciones y procedimientos de �� "��comprendiendo cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

]$�%��instrucciones que se le indican.]9��relación entre los pasos para resolver un problema.]$�%��secuencia lógica.]\��procesos que sigue con el alcance de un objetivo.

Comentarios:

Química I

176

Rúbrica para registrar el logro de competencias disciplinares de la sesión E




Niveles de logro


10. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o ��

Describe la importancia de los puentes de hidrógeno.

@�9��características de los compuestos que presentan puente de hidrógeno.2. Describo el comportamiento anómalo del agua mediante la naturaleza del puente de hidrógeno.3. Reconozco la importancia de los puentes de hidrógeno en las propiedades de compuestos que forman parte de los seres vivos.

Comentarios:

RealimentaciónI. Lee cuidadosamente cada una de las cuestiones planteadas a continuación y

escribe en el paréntesis de la derecha, la letra de la opción que corresponda. Lee todas las posibilidades de respuesta antes de elegir la que consideres acertada.

1) Tipo de enlace que se presenta cuando se forman aleaciones como en el caso del oro y la plata. ( )

a. Covalente b. Iónico

c. Metálico d. Puente de hidrógeno

2) Es la representación tridimensional o en el espacio de los átomos que forman una molécula. ( )

a. Ecuación química b. Fórmula química

c. Geometría molecular d. Distribución espacial

3) Tipo de enlace que se presenta entre un metal y un no metal por trans-ferencia de electrones y en el cual se forman iones. ( )




177


4) Es la representación por medio de puntos de los electrones de valencia de un átomo. ( )

a. Geometría molecular b. &��%� ��

c. Estructura de Lewis d. Regla del octeto

5) Es la regla que deben cumplir los átomos de un elemento al formar un enlace químico, para poder obtener 8 electrones en su último nivel. ( )

a. Ley de la conservación de las masas b. Regla del octeto

c. Estructura de Lewis d. Ley de Hunt

6) Tipo de enlace que se presentan entre dos no metales por compartición de electrones. ( )



7) Es un conglomerado eléctricamente neutro de dos o más átomos unidos mediante enlace covalente, se comportan como una sola partícula. ( )

a. Ion b. Metal

c. Molécula d. Catión

8) Es la representación por medio de puntos de los electrones de valencia de un átomo. ( )

a. Geometría molecular b. &��%� ��

c. Estructura de Lewis d. Regla del octeto

9) Es la fuerza de atracción que mantiene unidos a los átomos o iones en una molécula o compuesto. ( )

a. Electronegatividad b. Enlace químico

c. Energía de ionización d. Geometría molecular

10) Tipo de enlace que se explica mediante la formación de bandas de ener-gía. ( )

a. Puente de hidrógeno b. Covalente

c. Iónico d. Metálico

II. Recuerda las propiedades de los compuestos iónicos, covalentes y metálicos, y contesta lo que se te pide en cada uno de los incisos escribiendo tu respuesta sobre la línea.

a) Tipo de enlace que está presente en una sustancia problema, 34T, que ��%��"��%��

b) Tipo de enlace que está presente en una sustancia XL25, que es un só-lido brillante que conduce la electricidad, no se funde al calentarlo a 11 000 °C y se disuelve en HCl.

Química I

178

c) Tipo de enlace que está presente en una sustancia 5W, que es un sólido cristalino blanco. Una pequeña cantidad de la sustancia se disolvió en agua y la solución condujo la electricidad.

d) Tipo de enlace que está presente en una sustancia 54D, que es un semi-sólido blanco, grasoso, el cual no se disolvió en agua pero sí en gasolina y en líquido para encender carbón.

e) Tipo de enlace que está presente en una sustancia JG15, que es un sóli-do brillante, insoluble en agua, que reaccionó con HCl.




Niveles de logro










Comentarios:


179


Bloque VI Manejas la nomenclatura

química inorgánica


� Escribe correctamente las fórmulas y nombres de los compuestos químicos inorgánicos.

� Resuelve ejercicios de nomenclatura química.

� Aplica correctamente las fórmulas químicas a la solución de problemas.

� Reconoce compuestos químicos inorgánicos en productos de uso cotidiano.


� Reglas de la UIQPA para escribir fórmulas y nombres de los compues-tos químicos inorgánicos

� Óxidos metálicos

180

� Óxidos no metálicos

� Hidruros metálicos

� Hidrácidos

� Hidróxidos

� Oxiácidos

� Sales



4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos me-diante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.

4.1. Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, ma-��% ��


?�@�$�%�� "�� -do cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

5.5.Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para produ-cir conclusiones y formular nuevas preguntas.


J�9�� '� �� %�� hipótesis necesarias para responderlas.

4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder preguntas de �� '�� -tos pertinentes.

14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equi-po en la realización de actividades de su vida.

181

Dinamización y motivación&�� %��%�� 3�� 3�� '�� % �� %��9�� %�� '� �� %�� /�� % ��/�� %��/��'��§�� Chenopodium ambrosioides�� %�� 8��

7�� -�� %�� %�� %��

Contextualización �� %�� '� �� '� �� %�� %�� %�� /�� 8��'�'� �� '�'� ��'�-'� �� 62O5�

��% �� %��%�� 8

Compuestosinorgánicos

Simples

Binarios

Temarios

Cuaternarios

Formados por un mismo tipo de

elemento.

Formados por 2 no metales.

Óxidos no metálicos.

Hidruros.

Hidrácidos.

Hidrobases.Sales binarias.

Hidruros metálicos.

Óxidos metálicos.

Formados por un no metal y un metal.

Oxiácidos.

Hidróxidos.

Sales ácidas derivadas de hidrácidos

Sales ácidas derivadas de oxisales.

Sales hidroxi.

Oxisales.

Formados por dos elementos.

Formados por tres elementos.

Formados por cuatro elementos.

182

Química I

&��'�� /�� siguientes, para ello considera el número de elementos que lo conforman.

H2O

HCl

H3PO4

NaHCO3

Ca3(PO3)2

Br2

CO2

P4

MgO

(NH4)3PO4

Sesión A. Generalidades para formular compuestos inorgánicosDesarrollo de saberes

Valora la utilidad y manejo del lenguaje químicoEn el transcurso de nuestra vida vamos aprendiendo distintas formas de comuni-carnos, con muecas, mediante gestos y señalizaciones, hasta llegar a nuestra len-gua madre. Cuando nos encontramos por primera vez con nuestro propio idioma, primero aprendemos una serie de símbolos (alfabeto) que, unidos bajo ciertas reglas, generan palabras que forman pequeñas oraciones, hasta que desarrollemos la capacidad de escribir cosas tan maravillosas como la poesía y la misma ciencia.

Todo aprendizaje requiere conocer el lenguaje propio de cada disciplina �� '�� historia, entre muchas otras, tienen características especiales que se distinguen por el lenguaje que emplean. La química tiene su propio lenguaje que incluye sím-bolos, fórmulas, ecuaciones y nombre de los diferentes compuestos.

Debido a que existe una gran cantidad de sustancias químicas, tanto or-gánicas como inorgánicas, resulta indispensable contar con un sistema de reglas que nos faciliten designar las sustancias para que en todo el mundo lleguemos a hablar el mismo idioma. Los esfuerzos para nombrar a los compuestos se remontan al siglo XIX. En época de Berzelius, quien contribuyó en gran medida a establecer una serie de símbolos más simple que los compuestos por Dalton. La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés) se fundó en 1921 y desde entonces actúa como un árbitro que propone reglas o acuerdos para asignar el nom-bre a los nuevos elementos o compuestos que se descubran o se preparen.

Manejas la nomenclatura química inorgánica Bloque VI

183

Pero antes de iniciar el estudio de las reglas que dan nombre a los com-puestos, hablaremos primero de los símbolos químicos que empleamos para re-presentar una fórmula. Un símbolo que representa a un elemento está formado de una o dos letras. Si el elemento se representa con una letra, ésta se escribe en mayúscula y, si se representa con dos letras, la primera es mayúscula y la segunda ��^�� 8��`�<��' �`$<�"^� `�<��`&�<��`&�<�' ��`� <�6�� '��Z��nombre de muchos de los elementos se originan del latín como: oro, Au (Aurum); cobre, Cu (Cuprum<+�� `Ferrum); sodio, Na (Natrium); mercurio, Hg (Hy-drargyrum); plomo, Pb (Plumbum); plata, Ag (Argentum); estaño Sn (Stannum). El bismuto, Bi (Bismal) proviene del alemán. Algunos elementos se nombran por la localidad donde se descubrieron, como el germanio, Ge (Germany) y algunos �� 0��`0��<��(Einstein) y curio, Cm (por Marie Curie). En este bloque estudiaremos el sistema de nombres y fórmulas para sustancias inorgánicas, es decir, la nomenclatura química.

Existen tres sistemas de nomenclatura para los compuestos inorgánicos: la nomenclatura común o tradicional, la nomenclatura stock o sistema de Ginebra y la nomenclatura sistemática o UIQPA.

Pero para que aprendas a nombrar un compuesto químico, primero debes saber cómo está formulado, es decir, qué elementos lo forman y cómo se repre-senta simbólicamente. Para ello, debes saber que la fórmula de un compuesto inorgánico contiene dos iones, excepto los compuestos simples, uno positivo y uno negativo, y que en dicha fórmula química, primero se escribe la simbología del ion positivo y luego la del negativo.

Pero para que formules un compuesto, debes tener en cuenta que los compuestos químicos se forman gracias a una propiedad de los elementos que lo integran, la denominada capacidad de reacción de los elementos, conocida como número de oxidación.

Pero, ¿qué es el número de oxidación?

Debes recordar, como viste en los bloques III y IV, que todo átomo que representa a un elemento químico tiene un número determinado de electrones, distribuidos en diferentes espacios energéticos y que existe un nivel energético mayor y más externo, donde se acomodan aquellos electrones que se denominan de valencia.

6� �� ^�� @��%� �-ción: 1s22s22p63s23p5, podemos observar que el nivel energético mayor y más exter-no que utilizó fue el 3 y que en dicho nivel acomodó 7 electrones, 2 en el subnivel s y 5 en el subnivel p, y la suma de éstos representan la valencia del cloro.

Pero entonces, ¿cuál es el número de oxidación del cloro?

Esto dependerá de la especie química con la que se combine, porque:

� Si lo hace con un metal, como en el caso del Na para formar el NaCl, entonces ganará un electrón y su número de oxidación o capacidad de reacción será -1, es decir, tendrá la capacidad de aceptar electrones y convertirse en un anión.

� Pero si reacciona con otro no metal, como con otro átomo de cloro, entonces compartirá electrones, pero su número de oxidación será cero, pues la dife-

184

Química I

rencia de electronegatividades dará ese resultado, ya que se trata del mismo elemento y tienen la misma electronegatividad.

� Pero si lo hace con el O2, que es un no metal diferente, entonces compartirá electrones para combinarse, y como el oxígeno es más electronegativo, enton-ces el cloro tendrá número de oxidación positivo y podrá utilizar los números de oxidación: +1 (Cl2O), +3 (Cl2O3), + 5 (Cl2O5) o + 7 (Cl2O7), dependiendo de cuántos de sus 7 electrones de valencia utilice para combinarse con el oxíge-no.

Entonces, para el caso del cloro podemos ver que aunque su valencia es 7, sus números de oxidación o capacidades para combinarse pueden ser seis: -1, 0, +1, +3, +5 o +7.

En conclusión, no siempre la valencia de un elemento será igual a su nú-mero de oxidación. El número de oxidación puede ser positivo, negativo o neutro, dependiendo de si pierde, gana o comparte electrones de su valencia al momento de combinarse.

De manera general, se pueden aceptar ciertas normatividades sobre los números de oxidación. Para ello revisa en el bloque V, en la sesión A, en los saberes “Enlace químico”, las seis reglas que ahí se presentan sobre cómo determinar el número de oxidación de un elemento, ion monoatómico o ion poliatómico.

a) La suma algebraica de los números de oxidación de todos los elementos presentes en la fórmula es igual a cero.

b) En los compuestos con dos átomos diferentes, el número de oxidación negativo se asigna al átomo más electronegativo. Por ejemplo, en el cloruro de hidrógeno (HCl), el número de oxidación del hidrógeno es +1 �� »@+��%��`�2O), nuevamente el hidrógeno tendrá un número de oxidación positivo (+1), dado que el oxígeno es más electro-negativo por lo que le corresponderá el número de oxidación negativo `»|<�

c) En la mayoría de los compuestos que contienen hidrógeno, el número de oxidación de éste es +1, excepto en la formación de hidruros, donde actúa como un no metal.

d) En la mayoría de los compuestos que contienen oxígeno, el número de ��»|�7�� %��'� ��peróxidos��%��^�� »@�

e) Para calcular el número de oxidación de los elementos donde éste es variable, se multiplica por el número de átomos del elemento presentes ��6� ��2O3 (óxido de hierro) sabemos que el �^�� %��»|�`»|�J��»�<�� ^�� ¡J�`¡J�|�¡�<��suma algebraica de los números de oxidación es cero.

f) El número de oxidación de un elemento en estado puro, sin combinar es igual a cero, por ejemplo: H2, Mg, Na, O2, Li.

g) El número de oxidación de los metales alcalinos grupo IA es de +1; el de los alcalinotérreos grupo IIA, es de +2, mismo que presentan el zinc y el cadmio y de +3 para el aluminio.


185

h) El número de oxidación de un ion es igual a su carga iónica. Por ejem-��8��2+�¡|�4�3+ �¡J�$�|»

4 �»|�0�@»3 �{@�6� ��

su carga iónica debe ser igual a la suma algebraica de los números de oxidación de los átomos que lo componen. Por ejemplo: en el ion sulfato SO2-

4��' ��^�� ¡��%��»|�� %�� ^�� ¡�¡w`»|<�»|�cuyo resultado equivale a la carga del ion.

Ejemplos:

�&��+ Cl»�¡@»@��2��+2 O

2- �¡@`|<¡`»|<��

+1 (HCl, H2O, HNO3<�»@`79��3��2, AlH3)

»|`�2O, MgO, CO2<»@`�2O2, MgO2, K2O2 )

Pero, ¿qué tienes que hacer para poder escribir la fórmula de un com-puesto inorgánico?

Una vez que ya eres capaz de determinar por regla los números de oxida-ción, para formular sólo basta que consideres lo siguiente:

1. Los números de oxidación del ion positivo como el negativo indicarán cuántas veces estarán en la fórmula cada uno de ellos; mientras que el número de oxidación del positivo indicará cuántas veces estará el negativo y viceversa.

Ejemplo:

Ca 2+ + N-3 Ca3N2

Como puedes observar, el valor absoluto (sin signo) del número de oxidación del calcio indica que el nitrógeno tiene que estar dos veces en la fórmula y el del ni-trógeno indica que el calcio tiene que estar tres veces.

Aquí se muestran otros ejemplos ilustrativos.

Al+3 + Cl- ____________________________________________ AlCl3

Na+ + S-2 __________________________________________ Na2S

2. Cuando el valor absoluto de los números de oxidación de ambos iones es igual, no se escriben en la fórmula, pues se entiende que la relación es uno a uno.

Ejemplo:

Na+ + Cl- ------------ NaCl

Mg+2 + O-2 ------------ MgO

Al+3 + P-3 ------------ AlP

Pb+4 + C-4 ------------ PbC

Ca+2 + SO4-2 ------------ CaSO4

3. Si los valores absolutos de los números de oxidación de ambos iones son múlti-�� /��

Ejemplos:

Pb+4 + CO3-2 ------------ Pb(CO3)2

186

Química I

Como 4 y 2 son múltiplos de 2 entonces se dividen entre dos, por ello la '� ��6�`&�3)2

Como observaste, el CO3-2 al ser un ion formado por más de un elemento,

entonces se tiene que encerrar entre paréntesis para que el subíndice 2 indique que dicha especie está el número de veces indicado por dicho subíndice después del paréntesis.

Pb+4 + S-2 ------------ PbS2

S+6 + O-2 ------------ SO3

Pt+4 + SeO4-2 ------------ Pt(SeO4)2

Actividad de aprendizaje 1 Escribe la fórmula de los compuestos que se obtienen al combinar los siguientes iones:

Iones combinantes Fórmula del compuesto obtenido

Al+3¡�-

Cr+2 + S-2

Na+ + PO4-3

Pb+4 + SO4-2

Sn+2 + SiO4-2

Cl+5 + O-2

NH4+ + Cl-

NH4+ + CO3

-2

Síntesis

Iones FórmulaTipo de compuesto según el número de

elementos que lo forman

��+3 + PO3-3

Li+ + Se-2

Na+ + HCO3-

C+4 + Cl-

Mg+2 + OH-


187




Niveles de logro



4. Escucha, interpre-ta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.

4.1 Expresa ideas y con-ceptos medi-ante repre-sentaciones lingüísticas, matemáticas o % ��

]$�� manera lógica y cre-ativa.

]6 �� -dacción propia para expresar ideas.

]\�� -ciones entre diversos conceptos.

]��para la represent-ación de un fenóme-no.

3. Piensa críti-�� "��-mente.

5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos es-tablecidos.

5.1 Sigue instrucciones y procedimien-tos de manera �"��comprendiendo cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

]&�� instrucciones que se le indican.

]9�� -ación entre los pasos para resolver un problema

]$�%��lógica.

]&�� relación entre el procedimiento y el objetivo.

Comentarios:

188

Química I


Competencias disciplinares del área

de ciencias experimentales


Niveles de logro


J�9��problemas, for-mula preguntas de carácter científ-ico y plantea las hipótesis necesar-ias para respond-erlas.

4. Obtiene, regis-tra y sistematiza la información para responder pregun-tas de carácter ��-sultando fuentes relevantes y reali-zando experimen-tos pertinentes.

]�� correctamente las fórmulas y nombres de los compues-tos químicos inorgánicos.

]!�� %��establecidas por la UIQPA para escribir fórmulas y nombres de los compues-tos químicos in-� %��8¼½��¼½��¼Hidruros metálicos. ¼�� ¼��-� ��¼��-��¼$��

Comentarios

Sesión B. Nomenclatura de los compuestos inorgánicos Como te diste cuenta en el mapa de contextualización, los compuestos inorgánicos �� % ��% ��

Nomenclatura de los compuestos binarios


Binarios Formados por 2 elementos

Hidruros

Óxidos no metálicos

Hidrobases

HidrácidosFormados por 2 no metales

Formados por un no metal y

un metal

Sales binarias

Hidruros metálicos

Óxidos metálicos


189

Óxidos metálicos o básicosSe forman al reaccionar un metal con el oxígeno. Se les denominan básicos porque al reaccionar con el agua forman hidróxidos o bases.

A continuación se presentan unas tablas de iones metálicos y del ion óxi-do, donde puedes ver sus números de oxidación y su nombre.

Forma óxidos metálicos y no metálicos.

Elemento Nombre de ion Núm. de Ox

O Óxido -2

Iones metálicos

Número de oxidación

Forman óxidos metálicos, sales binarias, oxisales, hidróxidos o bases, hidruros metálicos.

+1 +2 +3 +4 +5

Ion Ion Ion Ion Ion

Li Litio Be Berilio B Boro Bi Bismútico

Na Sodio Mg Magnesio Al Aluminio Pb Plúmbico

K Potasio Ca Calcio Ga Galio Pt Platínico

Rb Rubidio Ba Bario Bi Bismutoso Sn Estánico

Cs Cesio Ra Radio Co Cobáltico Pd Paládico

� � �� Sr Estroncio Ni Niquélico.

Ag Plata Zn Zinc Tl Tálico

Au Auroso Cd Cadmio �� / ��

Hg Mercuroso Pd Paladoso Mn Mangánico

Cu Cuproso Co Cobaltoso Cr Crómico

Tl Taloso Ni Niqueloso Au Áurico

��

Mn Manganoso

Pb Plumboso

Pt Platinoso

Cr Cromoso

Sn Estanoso

Hg Mercúrico

Cu Cúprico

190

Química I

Ejemplos:

Mg + O2 -------------- MgO

��¡�2 {{{{{{{{{{{{{{��2O3Al + O2 -------------- Al2O3

Au + O2 -------------- Au2O

Nomenclatura de los óxidos metálicosRecuerda que hay tres tipos de nomenclatura, la común, la de stock y la sistemá-tica o UIQPA.

Nomenclatura común

1. En esta nomenclatura sólo pones la palabra óxido como aparece en la tabla.

2. La preposición “de” y el nombre del metal.

3. $��^�� trabaja, si con el menor o mayor, y después de la preposición “de” poner el nombre como indica la tabla de iones metálicos, con la terminación oso o con la terminación ico.

Ejemplos:

� Li2O Óxido de litio

� MgO Óxido de magnesio

� Cu2O Óxido cuproso

� �� ½��'� ��

� MnO2 Óxido mangánico

� SnO Óxido estanoso

� SnO2 Óxido estánico

� ��2O3 Óxido férrico

� CuO Óxido cúprico

En esta nomenclatura solamente se puede dar nombre a compuestos bi-narios con dos estados de oxidación.

Nomenclatura stock o del sistema de Ginebra (sólo se emplea cuando el metal tiene dos números de oxidación)

1. Escribe la palabra óxido como aparece en la tabla.

2. La preposición “de”.

3. Después de la preposición “de”, pones el nombre del metal y entre paréntesis, con números romanos, escribes el número de oxidación del metal.

Ejemplos:

� Cu2O Óxido de cobre (I)

� �� ½�� `99<

� MnO Óxido de manganeso (II)

� MnO2 Óxido de manganeso (IV)

� Mn2O7 Óxido de manganeso (VII)


191

� SnO Óxido de estaño (II)

� SnO2 Óxido de estaño (IV)

� Mn2O3 Óxido de manganeso (III)

� ��2O3 Óxido de hierro (III)

� CuO Óxido de cobre (II)

Nomenclatura sistemática o UIQPA

1. Coloca la palabra óxido como aparece en la tabla de iones.

2. &��%�� '� �� mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- o hepta- para indicar las veces que está.

3. Escribe el nombre del metal.

4. $� �� '� �� {� � �{�� {��{��{��{�� mono- no se emplea.

Ejemplos:

� Li2O Monóxido de dilitio

� MgO Monóxido de magnesio

� Cu2O Monóxido de dicobre

� �� #��

� MnO Monóxido de manganeso

� MnO2 Dióxido de manganeso

� Mn2O3 Trióxido de dimanganeso

� Mn2O7 Heptóxido de dimanganeso

� SnO Monóxido de estaño

� SnO2 Dióxido de estaño

Actividad de aprendizaje 2Completa el siguiente cuadro dando el nombre o escribiendo la fórmula de los compuestos químicos:

Fórmula del compuesto

Nomenclatura común Nomenclatura stockNomenclatura

sistemática (UIQPA)

Li2O

Ga2O3

ZnO

MgO

CoO

192

Química I


Nomenclatura común Nomenclatura stockNomenclatura

sistemática (UIQPA)

Co2O3

NiO

Rb2O

CdO

SnO2

BaO

PtO

Au2O3

PbO2

Bi2O3

Óxido de berilio

Óxido niquélico

Óxido de potasio

Óxido de paladio (IV)

Óxido de estaño (II)

Óxido de plata

Óxido de cesio

Óxido auroso

Óxido de talio (III)

Óxido de bismuto (V)

Óxido plumboso

Óxido de estroncio


193

Óxidos no metálicos, óxidos ácidos o anhídridos Antes de iniciar con los óxidos no metálicos, a continuación se te presentan las siguientes tablas donde podrás ver y aprender los números de oxidación de las sustancias que participan en los mismos.

Como podrás recordar, en los óxidos metálicos el oxígeno tiene número de oxidación -2 y se denomina ion óxido.

Iones no metálicos con números de oxidación positivos

Forman oxiácidos, oxisales y óxidos no metálicos (anhídridos u óxidos ácidos)

��9� �� 9 ��99

Elemento Núm. Ox.

Elemento Núm. Ox.

Elemento Núm. Ox.

Elemento Núm. Ox.

C Carbonoso +2+4

N Nitroso +3+5

S Sulfuroso +4+6

Cl Hipocloroso +1+3+5+7

Carbónico Nítrico Sulfúrico Cloroso

Si Silicoso P ��'� �� Se Selenoso Clórico

Silícico ��'� �� selénico Perclórico

Ar Arsenoso Br Hipobromoso

Arsénico Bromoso

Brómico

Perbrómico

I Hipoyodoso

Yodoso

Yódico

Peryódico

Estos compuestos se forman cuando reacciona un no metal con oxígeno. Se denominan ácidos porque al reaccionar con el agua producen oxiácidos, y se lla-man anhídridos porque al deshidratar los oxiácidos se obtienen estos compuestos.

Ejemplo:

Br2 + O2 --------------------------------- Br2O5

S + O2 -------------------------------- SO3

C + O2 -------------------------------- CO2

4�� unido al oxígeno, determinar cuál es su número de oxidación y hacer lo siguiente:

Nomenclatura común

1. Coloca la palabra anhídrido.

194

Química I

2. El nombre del no metal como se indica en la tabla de iones no metálicos con número de oxidación positivo. Recuerda que debes determinar con qué nume-ro de oxidación trabaja.

Ejemplos:

� Cl2O Anhídrido hipocloroso

� Cl2O3 Anhídrido cloroso

� Cl2O5 Anhídrido clórico

� Cl2O7 Anhídrido perclórico

� SO2 Anhídrido sulfuroso

� SO3 Anhídrido sulfúrico

� P2O3 Anhídrido fosforoso

� P2O5 Anhídrido fosfórico

� CO2 Anhídrido carbónico

� CO Anhídrido carbonoso

� SiO2 Anhídrido silícico

� B2O3 Anhídrido bórico

Nomenclatura stock o del sistema de Ginebra

1. Coloca la palabra óxido.

2. Escribe a preposición “de”.

3. Después de la preposición “de”, escribe el nombre del no metal y entre pa-réntesis, con números romanos, escribe el número de oxidación del mismo que utiliza en dicho compuesto.

Ejemplos:

� Cl2O Óxido de cloro (I)

� Cl2O3 Óxido de cloro (III)

� ClO2 Óxido de cloro (IV)

� Cl2O5 Óxido de cloro (V)

� Cl2O7 Óxido de cloro (VII)

� SO Óxido de azufre (II)

� SO2 Óxido de azufre (IV)

� SO3 Óxido de azufre (VI)

� P2O3 Óxido de fósforo (III)

� P2O5 Óxido de fósforo (V)

� CO2 Óxido de carbono (IV)

� SiO2 Óxido de silicio (IV)

� B2O3 Óxido de boro (III)


195


1. Escribe la palabra óxido. Si el oxígeno aparece más de una vez en la fórmula �� {� � �{� �� {� ��{� ��{ � ��{ �� $�� mono-.

2. Coloca la preposición “de”.

3. Poner el nombre del no metal. Si el no metal aparece más de una vez en la '� �� {�� {�� {��{��{��{�� -�� {��

Ejemplos:

� Cl2O Óxido de dicloro

� Cl2O3 Trióxido de dicloro

� ClO2 Dióxido de cloro

� Cl2O5 Pentóxido de dicloro

� Cl2O7 Heptóxido de dicloro

� SO Óxido de azufre

� SO2 Dióxido de azufre

� SO3 Trióxido de azufre

� P2O3 Trióxido de difósforo

� P2O5 Pentóxido de difósforo

� CO2 Dióxido de carbono

� CO Monóxido de carbono

� SiO2 Dióxido de silicio

� B2O3 Trióxido de diboro

Actividad de aprendizaje 3 Escribe el nombre común, de stock y sistemática de los siguientes anhídridos.

Nomenclatura común Nomenclatura stockNomenclatura sistemática

P2O3

P2O5

SO2

SO3

SiO2

Br2O

Br2O3

196

Química I

Nomenclatura común Nomenclatura stockNomenclatura sistemática

Br2O5

Br2O7

N2O3

N2O5

SO

SO2

SO3

SeO2

SeO3

I2O

Actividad de aprendizaje 4Escribe la fórmula de los siguientes anhídridos:

� Dióxido de carbono

� Pentóxido de difósforo

� Anhídrido carbónico

� Anhídrido fosforoso

� Trióxido de nitrógeno

� Heptóxido de dicloro


197

� Anhídrido nítrico

� Anhídrido clórico

� Anhídrido silícico

� Anhídrido cloroso

� Monóxido de dicloro

� Anhídrido hipoyodoso

� Trióxido de selenio

� Anhídrido brómico

� Anhídrido selenioso

� Pentaóxido de dibromo

� Pentaóxido de diyodo

198

Química I

Hidruros metálicos Resultan de la combinación de los metales con el hidrógeno, que en este tipo de compuestos tiene número de oxidación -1 y se denomina ion hidruro.

Ca + H2 -------------------- CaH2

��¡�2{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{��3

Ba + H2 -------------------- AlH3

Para nombrarlos, utiliza los mismos criterios que usaste cuando nombras-te a los óxidos metálicos.

Recuerda que una herramienta muy útil para ello es la tabla de iones metálicos empleada en lo óxidos metálicos.

Nomenclatura común

1. Escribe la palabra hidruro.

2. Coloca la preposición “de” y el nombre del metal.

3. $��^�� trabaja, si con el menor o mayor, y después de la preposición “de” pon el nombre como indica la tabla de iones metálicos, con la terminación oso o con la terminación ico.




3. Después de la preposición “de”, escribe el nombre del metal y entre parénte-sis, con números romanos, escribe el número de oxidación del metal.



2. &�� %�� '� �� di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- o hepta- para indicar cuántas veces está.


Fórmula Nomenclatura común Nomenclatura stock Nomenclatura sistemática

LiH Hidruro de litio Hidruro de litio Hidruro de litio

BeH2 HIdruro de berilio Hidruro de berilio Dihidruro de berilio

��2 Hidruro ferroso Hidruro de hierro (II) Dihidruro de hierro

CuH Hidruro cuproso Hidruro de cobre (I) Hidruro de cobre

PdH4 Hidruro paládico Hidruro de paladio (IV) Tetrahidruro de paladio

KH Hidruro de potasio Hidruro de potasio Hidruro de potasio

CaH2 Hidruro de calcio Hidruro de calcio Dihidruro de calcio

NiH3 Hidruro niquélico Hidruro de níquel (III) Trihidruro de níquel


199

Fórmula Nomenclatura común Nomenclatura stock Nomenclatura sistemática

RbH Hidruro de rubidio Hidruro de rubidio Hidruro de rubidio

BaH2 Hidruro de bario Hidruro de bario Dihidruro de bario

CoH2 HIdruro cobaltoso Hidruro de cobalto (II) Dihidruro de cobalto

PbH4 Hidruro plúmbico Hidruro de plomo (IV) Tetrahidruro de plomo

Actividad de aprendizaje 5En equipos colaborativos y bajo la supervisión del facilitador, elabora en tu libreta una tabla como la mostrada en los ejemplos. Con la ayuda de la tabla de iones ��^�� '� ��los tres nombres para cada uno de ellos.

Hidruros no metálicos o hidrácidosEstos compuestos se obtienen de la reacción del hidrógeno que trabaja con número de oxidación +1, con los no metales de las familias VIA y los halógenos que tienen números de oxidación negativos ( -2 y -1); por ejemplo:

H2 + Cl2 ------------------ 2HCl

Estos compuestos, al combinarse con el agua, dan lugar a soluciones áci-das y, por ello, también se les denominan hidrácidos.

A continuación se te presenta una tabla de los no metales con número de oxidación negativo.

Iones no metálicos con número de oxidación negativos

Forman hidrácidos

Familia VI Familia VII

Elemento Nombre Núm. Ox. Elemento Nombre Núm. Ox.

S Sulfuro -2 � �� -1

Se Selenuro Cl Cloruro

Te Teluro Br Bromuro

I Yoduro

La nomenclatura se conforma de la siguiente manera:

Nomenclatura común

1. Escribe la palabra ácido.

2. �� `��'�� "�� yod) seguido de la terminación hídrico.

Ejemplo: Ácido yodhídrico.

200

Química I


1. Escribe el nombre del ion no metálico como aparece en la tabla anterior.


3. Después de la preposición “de”, pon la palabra hidrógeno.

Ejemplo: yoduro de hidrógeno.


Actividad de aprendizaje 61. Escribe el nombre del ion no metálico como aparece en la tabla.

2. Coloca la palabra hidrógeno y si aparece más de una vez en la fórmula utiliza �� {�� {�� {��{��{��{�� está.

Ejemplo: teluro de dihidrógeno.

FórmulaNomenclatura

comúnNomenclatura

stockNomenclatura sistemática

LiH

BeH2

��2

CuH

PdH4

KH

CaH2

NiH3

RbH

BaH2

CoH2

PbH4

Hidruros no metálicos o hidrobases Estos compuestos se forman cuando reaccionan con el hidrógeno los siguientes elementos: N, O, Sb, P, Si, B, As y C.

La nomenclatura se elabora de la siguiente manera:

Nomenclatura común

El nombre común de estos compuestos son nombres que antes de la normatividad para la nomenclatura ya se les había asignado y por ello permanecen con los mismos.


201

Aquí se presentan:

Fórmula del compuesto Nombre común

NH3 Amoniaco

H2O Agua

SbH3 Estibina

PH3 ��

SiH4 Silano

BH3 Borano

AsH3 Arsina

CH4 Metano

Nomenclatura stock o del sistema de ginebra (sólo se emplea cuando el metal tiene dos números de oxidación)

1. Escribe la palabra “hidruro”.


3. Después de la preposición de escribe el nombre del no metal y entre parénte-sis en números romanos su número de oxidacion.

Ejemplo: hidruro de oxígeno II


1. Escribe la palabra “hidruro”.

2. &�� %�� '� �� di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- o hepta- para indicar cuántas veces está.

3. Escribe el nombre del no metal.

Ejemplo: tetrahidruro de silicio.

Actividad de aprendizaje 7En equipos colaborativos, completen la siguiente tabla escribiendo las nomencla-turas solicitadas para las hidrobases:


Nomenclatura stock Nomenclatura UIQPA

NH3

H2O

SbH3

PH3

202

Química I


Nomenclatura stock Nomenclatura UIQPA

SiH4

BH3

AsH3

CH4

Sales binariasPara este tipo de compuestos es importante la tabla de iones metálicos que se proporcionó en los óxidos metálicos.

A continuación se te proporciona una tabla de iones no metálicos con número de oxidación negativo.

Iones no metálicos con número de oxidación negativos

Forman sales binarias.

��9� �� 9 ��99

Elemento Nombre Núm. Ox.




C Carburo -4 N Nitruro -3 S Sulfuro -2 � �� -1

Si Silisuro p ��'� � Se Selenuro Cl Cloruro

Ar Arsenuro Br Bromuro

I Yoduro

Las sales binarias son compuestos formados por la combinación de un metal y un no metal, son compuestos iónicos pues al combinarse el metal pierde electrones, los cuales gana el no metal.

Ejemplo:

Al + N2------------------ AlN

Na + Cl2------------------ NaCl

Ca + C ------------------ Ca2C

Sn + P ------------------ Sn3P4

4�� /��forman la sal y hacer lo siguiente:

Nomenclatura común

1. Escribe el nombre del ion negativo como aparece en la tabla de iones no me-tálicos negativos.



203

3. $��|�^�� trabaja, si con el menor o mayor, y después de la preposición de poner el nombre como indica la tabla de iones metálicos, con la terminación oso o con la terminación -ico.


1. En esta nomenclatura sólo pones el nombre del ion negativo como aparece en la tabla de iones no metálicos negativos.


3. Después de la preposición, pones el nombre del metal y entre paréntesis con números romanos escribes el número de oxidación del metal.


1. En esta nomenclatura sólo pones el nombre del ion negativo como aparece de la tabla de iones no metálicos negativos.

2. Cuando el ion negativo aparece más de una vez en la fórmula, utilizas los pre-��{�� {�� {��{��{��{��


4. &�� '� �� {�tri-, tetra-, penta-, hexa- o hepta- para indicar cuántas veces está.

Ejemplos:

FórmulaNomenclatura

común Nomenclatura stock Nomenclatura sistemática

CaBr2 Bromuro de calcio Bromuro de calcio Dibromuro de calcio

B2Se3 Selenuro de boro Selenuro de boro Triselenuro de diboro

NaCl Cloruro de sodio Cloruro de sodio Cloruro de sodio

Hg2S Sulfuro mercuroso Sulfuro de mercurio (II) Sulfuro de dimercurio

NiI3 Yoduro niquélico Yoduro de níquel (III) Triyoduro de níquel

��&�3 Cloruro férrico Cloruro de hierro (III) Tricloruro de hierro

��&�2 Cloruro ferroso Cloruro de hierro (II) Dicloruro de hierro

Cu3P ��'� �� '� �� `9< ��'� ��

Actividad de aprendizaje 8En equipos colaborativos y bajo la supervisión de tu facilitador completa la si-guiente tabla de nomenclatura de las sales binarias:


Nomenclatura común

Nomenclatura stockNomenclatura sistemática

MgS

Ni3P2

Hg2Se

204

Química I


Nomenclatura común

Nomenclatura stockNomenclatura sistemática

ZnBr2

��4C3

MnCl3

Hidróxidos o basesLos hidróxidos son compuestos que se forman cuando reacciona los óxidos básicos con el agua, o bien, cuando reacciona un metal con agua.

CaO + H2O ------- Ca(OH)2

Al2O3 + H2O ------- Al(OH)3

Estos compuestos se caracterizan por presentar los grupos hidroxi (OH-) con número de oxidación menos uno y como es un ion formado por dos elementos, entonces cuando se presenta más de una vez en la fórmula es necesario encerrarlo entre paréntesis, como se ve en el ejemplo anterior.

Nomenclatura de los hidróxidos

La nomenclatura es similar a la de los óxidos metálicos, sólo que utilizas la palabra hidróxido.

Nomenclatura común

1. Escribe la palabra “hidróxido”.


3. $��|�^�� trabaja, si con el menor o mayor, y después de la preposición de poner el nombre como indica la tabla de iones metálicos, con la terminación oso o con la terminación ico.


1. Escribe la palabra “hidróxido”.


3. Después de la preposición “de”, pon el nombre del metal y entre paréntesis, con números romanos, escribe el número de oxidación del metal.


1. Escribe la palabra hidróxido.

2. Cuando el grupo hidróxido aparece más de una vez en la fórmula, utiliza los � ��{��{�� {�� {��{��{��{�� veces está.



205

Actividad de aprendizaje 9En equipos colaborativos, y con el apoyo y supervisión de tu facilitador, comple-ten la siguiente tabla:

Formula del compuesto

Nomenclatura común

Nomenclatura stock

Nomenclatura sistemática

��`��<2

Hidróxido de magnesio

Trihidróxido de manganeso

Hidróxido de cobalto (III)

Al(OH)3

Hidróxido de plomo (IV)

Ca(OH)2

Hidróxido platínico.

Hidróxido plumboso

Dihidróxido de zinc

Compuestos ternarios


Binarios Formados por 2 elementos

Hidruros

Óxidos no metálicos

Hidrobases

HidrácidosFormados por 2 no metales

Formados por un no metal y

un metal

Sales binarias

Hidruros metálicos

Óxidos metálicos

206

Química I

OxiácidosSon compuestos que se forman cuando reacciona un óxido ácido, anhídrido u óxido no metálico con el agua.

Cl2O7 + H2O ------------------ HClO4

N2O5 + H2O ------------------ HNO3

Nomenclatura de los oxiácidos

Solamente tienen nomenclatura común y cómo derivan de los anhídridos, entonces el nombre se escribe de manera similar solamente anteponiendo la palabra acido.

Nomenclatura común

1. Escribe la palabra “ácido”.

2. Escribe el nombre del no metal como se indica en la tabla de iones no metáli-cos con número de oxidación positivo. Recuerda que debes de determinar con que numero de oxidación trabaja.

Ejemplos:

Fórmula Nombre común

H3PO4 Ácido fosfórico

H2CO3 Ácidocarbónico

HClO3 Acido clórico

H2SO4 Ácido sulfúrico

La siguiente tabla de oxianiones te puede ayudar para escribir la fórmula de otros oxiácidos, pues solamente tienes qué ver que ácido se pide y buscar el ion en la tabla. Este ion tiene un número de oxidación y al escribir la fórmula pones hi-drógenos en cantidad igual al valor absoluto del número de oxidación del oxianión.

Oxianiones

Forman oxisales y oxiácidos

Familia IV Familia V Familia VI Familia VII

Nombre �� Nombre �� Nombre �� Nombre ��

Carbonato CO3-2 Nitrito NO2

- $�� SO3-2 Hipoclorito ClO-

Silicato SiO3-2 Nitrato NO3

- Sulfato SO4-2 Clorito ClO2

-

�� PO3-3 Selenito SeO3

-2 Clorato ClO3-

��'�� PO4-3 Selenato SeO4

-2 Perclorato ClO4-

Arsenito AsO3-3 Telurito TeO3

-2 Hipobromito BrO-

Arsenato AsO4-3 Telurato. TeO4

-2 Bromito BrO2-


207

Oxianiones

Forman oxisales y oxiácidos

Familia IV Familia V Familia VI Familia VII

Bromato BrO3-

Perbromato BrO4-

Hipoyodito IO-

Yodito IO2-

Yodato IO3-

Peryodato IO4-

Ejemplo:

Escribe la fórmula de los siguientes oxiácidos.

� Ácido nitroso

� Ácido perclórico

Para ello revisa la siguiente tabla y puedes ver que el ácido nitroso, ter-mina en oso en el ácido y en el oxianión en ito.

Terminación del ion según el tipo de compuesto

Número de oxidación utilizado

Anhídrido Oxiácido Oxianión y oxisales

Menor de todos Hipo-oso Hipo-oso Hipo-ito

Menor normal Oso Oso Ito

Mayor normal Ico Ico Ato

Mayor normal Per-ico Per-ico Per-ato

Buscas en la tabla de oxianiones el ion nitrito que es NO2- cuyo número de

oxidación es -1. Entonces la fórmula del ácido nitroso quedaría HNO2.

Para el caso del ácido perclórico puedes observar que es per-ico en el ácido, según la tabla de terminaciones y es per-ato en el oxianión. Entonces bus-cas en la tabla de oxianiones el ion perclorato, la cual es ClO4

- que tiene número de oxidación -1 y la fórmula quedaría HClO4.

208

Química I

Actividad de aprendizaje 10 En equipos colaborativos completen la siguiente tabla, escribiendo la fórmula o el nombre de los siguientes oxiácidos:

Fórmula Nombre común

Ácido sulfuroso

Ácido fosforoso

Ácido perbrómico

Ácido hipoyodoso

Ácido arsénico

H2SiO3

H2TeO3

HIO

HBrO2

OxisalesSon compuestos que se pueden obtener al reaccionar un óxido básico y un óxido ácido en una reacción de neutralización.

Ejemplo: el óxido de calcio reacciona con el anhídrido fosfórico del que se obtiene fosfato de calcio.

CaO + P2O5 --------------- Ca3(PO4)2

Como pudiste observar, el ion fosfato está entre paréntesis y después hay un subíndice 2, el cual indica que todo lo que está en el paréntesis está dos veces. Entonces cuando el oxianión en la fórmula de la sal requiere estar más de una vez, debes ponerlo entre paréntesis y el subíndice que indique cuántas veces estará según lo indique el número de oxidación del metal, claro y siguiendo las normas para la formulación como aprendiste en la sesión A de este bloque.

Nomenclatura de las oxisales

Para realizar la nomenclatura de estos compuestos te serán de mucha utilidad las tablas de iones metálicos y la de oxianiones.

Nomenclatura común

1. Escribe el nombre del oxianión como aparece en la tabla.


3. $��^�� trabaja, si con el menor o mayor, y después de la preposición, poner el nom-bre como indica la tabla de iones metálicos, con la terminación oso o con la terminación -ico.


209


1. Escribe el nombre del oxianión.


3. Después de la preposición “de”, escribe el nombre del metal y entre parénte-sis, con números romanos, escribes el número de oxidación del metal.


1. Escribe el nombre del oxianión.

2. &�� '� �� di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- o hepta- para indicar cuántas veces está.


4. $�� '� �� {�� {�tetra-, penta-, hexa- o hepta- para indicar cuantas veces está.

Ejemplos:


Nomenclatura común

Nomenclatura stock

Nomenclatura sistemática

Mg3(PO3)2 ��%�� !�'�� %��

��2(SO4)3 Sulfato férrico $��'�� `999< Trisulfato de dihierro

AlPO4 ��'�� '��

CaCO3 Carbonato de calcio Carbonato de calcio

Mn2(SO3)3 $��%�� $��%��`999< � ��%��

Zn(ClO4)2 Perclorato de zinc Diperclorato de zinc

CuNO3 Nitrato cuproso Nitrato de cobre (I) Nitrato de cobre

Pb3(PO4)4 ��'��^�� '��`9�< Tetrafosfato de triplomo

Actividad de aprendizaje 11 En equipos colaborativos, elaboren una tabla como la anterior, busquen en la tabla de iones metálicos los que trabajan con dos números de oxidación y pregunten al facilitador con qué oxianiones los combinarán para obtener las fórmulas y escribas los tres nombres.

210

Química I

Síntesis\��'� �� compuestos inorgánicos. Realiza un listado con ellos y clasifícalos de acuerdo con la categorización que se dio al principio del bloque.




Niveles de logro









]&�� instrucciones que se le indican.]9�� entre los pasos para resolver un problema. ]$�%��lógica.]&�� relación entre el procedimiento y el objetivo.

5.3. Contribuye al alcance de un equilibrio entre los intereses de corto y largo plazo en relación con el ambiente.


Comentarios:


211





Niveles de logro


J�9��problemas, formula preguntas de carácter ��hipótesis necesarias para responderlas.4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter ��fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

]�� correctamente las fórmulas y nombres de los compuestos químicos inorgánicos.

]!�� %��establecidas por la UIQPA para escribir fórmulas y nombres de los compuestos químicos �� %��8¼½��¼½��¼�� ¼�� ¼�� ¼��¼$��

]4��correctamente las fórmulas químicas a la solución de problemas.

]&�� '��química los diferentes tipos de compuestos inorgánicos (óxidos, ácidos, bases y sales) de mayor uso.

]\��compuestos químicos inorgánicos en productos de uso cotidiano

]9��'� ��químicas en productos de uso común.]6 �� %��utilizar con cuidado las sustancias químicas que utiliza cotidianamente.

Comentarios:

212

Química I




Niveles de logro









]&�� instrucciones que se le indican.]9�� entre los pasos para resolver un problema. ]$�%��lógica.]&�� relación entre el procedimiento y el objetivo.



Comentarios:


213





Niveles de logro


J�9��problemas, formula preguntas de carácter ��hipótesis necesarias para responderlas.4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter ��fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

]�� correctamente las fórmulas y nombres de los compuestos químicos inorgánicos.

]!�� %��establecidas por la UIQPA para escribir fórmulas y nombres de los compuestos químicos �� %��8¼½��¼½��¼�� ¼�� ¼�� ¼��¼$��

]\��ejercicios de nomenclatura Química inorgánica.

]\�� nomenclatura química inorgánica siguiendo las reglas establecidas por la UIQPA.

]4��correctamente las fórmulas químicas a la solución de problemas.

]&�� '��química los diferentes tipos de compuestos inorgánicos (óxidos, ácidos, bases y sales) de mayor uso.

]\��compuestos químicos inorgánicos en productos de uso cotidiano.

]9��'� ��químicas en productos de uso común.]6 �� %��utilizar con cuidado las sustancias químicas que utiliza cotidianamente.

Comentarios:

214

Química I

Notas


215

Bloque VIIRepresentas y operas reacciones

químicas


� Resuelve balanceo de ecuaciones de manera correcta utilizan-do diferentes métodos.

� -��*��)��*��@��


� Símbolos de las ecuaciones químicas

� *��H�A&��G

� +A��@�

� ��&*��@��

� +��@��*��&��&*��

� +��@��*��&��=��

� Balanceo de ecuaciones químicas

� Tanteo

� �U��@�

216


��&*��%��

4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herra-mientas apropiados.

4.1. Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lin-%��% ��

5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a par-tir de métodos establecidos.

?�@�$�%�� "��comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

5.5. Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimenta-ción para producir conclusiones y formular nuevas preguntas.

11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsable.


11.3 Contribuye al alcance de un equilibrio entre los intereses de corto y largo plazo con relación al ambiente.

��&*��*��

J�9�� '� �� %�� plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a � �%�� '�� -tes y realizando experimentos pertinentes.

14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instru-mentos y equipo en la realización de actividades de su vida.

217

Dinamización y motivación�� procesos químicos. De hecho, todos los productos que consumes han pasado a tra-vés de tales procesos. Al leer, por ejemplo, la etiqueta de algún producto, puedes encontrar los nombres de los compuestos que se encuentran en él, y seguramente �� %�� 8�&��'� ��!��/��&��^��Z�/��trae? El ser humano se ha preocupado siempre por conocer la composición de la materia, y en cada uno de sus experimentos se ha encontrado con una gran varie-dad de relaciones que se presentan en esta. Por ello, ha considerado que, en la elaboración de algún producto, no es tan importante conocer los ingredientes que la materia contiene, sino la gran variedad de productos que se pueden elaborar con diferentes proporciones de ella. Ante esta situación, para la Química es muy importante conocer la composición de los materiales y la relación numérica con la que está elaborado un compuesto.

Una reacción química ocurre cuando las sustancias se combinan, sufren cambios y se obtienen otras con propiedades diferentes de las que le dieron origen.

Clasificación de las reacciones químicasExisten cinco tipos generales de reacciones químicas las cuales se presentan a continuación en el siguiente esquema:

Tipos de reacciones

Neutralización

Doble reemplazo, doble susti-tucion o metatesis

Simple reemplazo o simple sustitución

Síntesis o combinaciónSon las que ocurren cuando dos o

más sustancias reaccionan para para producir una nueva.

Análisis o descomposicionSon reacciones en las que un

compuesto deriva en dos o más.

Son reacciones en las que un elemento reacciona reemplazan-

do a otro en un compuesto.

Son reacciones en las que dos compuestos intercambian sus

cationes.

Es aquella en la cual reacciona un ácido u óxido ácido con una base

u óxido básico.

Contextualización La presencia de la Química en nuestras vidas ha mejorado la calidad de vida de los humanos, pues la sal, los analgésicos, nuestro cuerpo mismo, el entorno en que vivimos, los objetos que utilizamos, incluso nuestras sensaciones y pensamientos son el resultado de reacciones químicas.

Química I

218

Desde el momento en que nos levantamos, la química forma parte ruti-naria y esencial de nuestra vida, pues se halla presente, por ejemplo, en la batería de un despertador o en la cocina de nuestro hogar (en el café, al mojar una galleta �' �� "��'�'� ��/�� <�

Asimismo, el cuerpo humano es un asombroso y complejo laboratorio químico en constante funcionamiento: nuestros cinco sentidos, la digestión, los músculos o las hormonas, nuestros diferentes estados de ánimo y las enfermedades son el resultado de cambios químicos.

Sesión A. Símbolos utilizados en las ecuaciones químicas


Símbolos y fórmulasDesde la antigüedad, el ser humano ha nombrado y representado de manera abre-viada las sustancias que utiliza.

En la siguiente tabla podemos ver cómo ha evolucionado esta tendencia a lo largo del tiempo.

Fig. 7.1 Cronología de la simbología química.

C

H2O Cu S

Agua

Alquimistas

Símbolos de Dalton

Actual

Cobre Azufre

Como aprendiste anteriormente, la materia puede sufrir fenómenos, cambios o transformaciones al interactuar con la energía, y uno de estos tipos de cambios son los químicos, los cuales producen transformaciones en la estructura interna de las sustancias que intervienen.

A estos cambios se les denomina procesos químicos o reacciones químicas y éstas ocurren a cada momento, en ti y a tu alrededor.

No es posible observar físicamente las reacciones químicas al nivel que ocurren; por ejemplo, cuando prendemos un cerillo, sólo vemos que aparece una "�� '��

Representas y operas reacciones químicas Bloque VII

219

Entonces, como no es posible observar una reacción química, es necesa-rio encontrar una forma que nos la ilustre o que la describa y represente de ma-nera simbólica. Dicha representación se denomina ecuación química, la cual está estructurada de la siguiente manera:

Reactivos productos.

Los reactivos son las sustancias que interactúan en el proceso.

Los productos son las sustancias que se obtienen como resultado de esa interacción.

7�"�� %��

En las ecuaciones químicas, además de los símbolos o fórmulas de las sus-tancias que intervienen, también puede aparecer otro tipo de simbologías, como las que se muestran en la tabla:

� $�%�� lados hasta llegar al equilibrio

→ $�%��

s( ) Sólido

l( ) Líquido

g( ) Gas

aq o ac( ) Acuoso

� Calor

cat( ) Catalizador

pp( ) Precipitado

Hf Energía de radiación electromagnética

E Energía

↑ Gas que se desprende en el proceso

+ Indica la separación y sumatoria entre compuestos o elementos

↓ Sólido que se precipita

A continuación se muestra una ecuación química donde podrás observar la simbo-logía que puede presentarse en la misma.

Pb(NO3)2(ac) + 2HCl(ac) -----------------------> PbCl2(s) + 2HNO3(ac)

Frío

Química I

220

Actividad de aprendizaje 11. Representa simbólicamente cada una de las siguientes reacciones químicas,

señalando cada una de las partes que la integran.

2. Se somete a calor nitrato de sodio sólido, produciendo nitrito de sodio sólido y oxígeno gaseoso.

3. Reacciona aluminio elemental sólido con oxígeno gaseoso, en presencia de calor y se produce óxido de aluminio sólido.

4. Reacciona óxido de bario sólido con ácido sulfúrico acuoso, produciéndose sulfato de bario sólido y agua líquida.

Desarrollo de criteriosComo mencionamos anteriormente, físicamente no podemos ver una reacción quí-mica, pero ¿cómo podemos saber que ha ocurrido una?

Ya dijimos que una reacción química es un cambio en el cual las sus-tancias que intervienen sufren transformaciones pueden reconocerse por hechos como:

1. 7�� %�`�'� ��<�

2. La producción de calor o la absorción de calor (se calienta o enfría el recipien-�� <�

3. Un cambio permanente de color.

4. La aparición de una sustancia insoluble, que se deposita en el fondo del reci-�� `� ��<�

Tipos de reacciones químicasConsiderando los elementos o tipos de compuestos que reaccionan para dar lugar a �� 8

Reacciones de combinación o síntesisUna reacción de combinación, también conocida como reacción de síntesis, ocurre ��`��< �� `�� <�

Esta reacción se muestra con una ecuación general:

En donde A y Z son elementos o compuestos y, AZ, un compuesto.

Representación esquemática:

+

Entre los diferentes tipos de reacciones de combinación, se encuentran los siguientes:

1. Metal + oxígeno óxido metálico

2 22Mg O MgO+ →

Fig. 7.2 Tipos de reacciones.


221

2. No metal + oxígeno óxido no metálico o anhídrido

C O CO+ →2 2

3. Metal + no metal sal haloidea

2 2Na Cl NaCl+ →

4. Agua + óxido metálico base o hidróxido

H O MgO Mg OH2 2+ → ( )

5. Agua + óxido no metálico oxiácido

H O SO H SO2 3 2 4+ →

Las ecuaciones químicas poseen una expresión cuantitativa para cumplir con la Ley de conservación de la materia, según la cual, una ecuación debe tener el mismo número de átomos en cada miembro para estar balanceada.

Para balancear una ecuación química, se anteponen a cada fórmula nú-�� /� ��^�� de átomos, moléculas o número de moles que intervienen en una reacción. Te familiarizarás con este tema en la siguiente sesión.

Actividad de aprendizaje 2I. Escribe las siguientes ecuaciones:

a) El hidrógeno y el cloro gaseoso explotan y forman cloruro de hidrógeno gaseoso.

b) El hidrógeno y el oxígeno gaseoso en una botella de vidrio explotan cuando una chispa los enciende, produciendo vapor de agua.

c) El monóxido de carbono gaseoso reacciona con el oxígeno gaseoso, pro-duciendo dióxido de carbono.

d) El calcio metálico reacciona con el oxígeno del aire, formando óxido de calcio.

II. Completa las siguientes ecuaciones:

a) _______ + _________ AlCl3

b) _______ + _________ FeBr3

c) SrO + H2O ____________

d) ________ SrO + H2O

e) N2O5 + H2O ªªªªªªªªªª`�� <

Química I

222

Reacciones por descomposiciónEn las reacciones de descomposición, una sustancia sufre una reacción para for-mar dos o más sustancias. La sustancia que se rompe siempre es un compuesto, mientras que los productos pueden ser elementos o compuestos. Muchas veces se necesita calor para realizar este proceso, el cual se representa con la siguiente ecuación general:

AZ A Z→ +

Donde A y Z pueden ser elementos o compuestos. No siempre es fácil predecir los productos de una reacción por descomposición, por lo que solo se te �� -ductos de ésta.

Representación esquemática:

+1. Los bicarbonatos metálicos al interactuar con el calor se descomponen en

carbonatos metálicos, dióxido de carbono y agua.

2NaHCOJ`< Na2COJ`< + CO|`%< + H2O`�<

2. Los carbonatos metálicos, al interactuar con el calor, producen los óxidos me-tálicos correspondientes y dióxido de carbono.

Na2COJ`< Na2O`< + CO|`%<

3. Los óxidos metálicos, al interactuar con el calor, producen el metal correspon-diente y oxígeno molecular.

2HgO `< 2Hg`�< + O|`%<

4. Algunos compuestos se separan para producir oxígeno gaseoso.

2KClOJ`< 2KCl`< + 3O|`%<

En las reacciones de descomposición, una sustancia sufre una reacción para for-mar dos o más sustancias. La sustancia que se rompe siempre es un compuesto, mientras que los productos pueden ser elementos o compuestos. Muchas veces se necesita calor para realizar este proceso, el cual se representa con la siguiente ecuación general:

AZ A Z→ +Algunos ejemplos son:

1. La sal común `�� <�� %� �� sodio.

NaCl Na Cl→ +2. Los carbonatos metálicos y los bicarbonatos se descomponen para producir

dióxido de carbono gaseoso.

2NaHCO Na CO CO H O→ +3 2 3 2 2+

Esta reacción describe el funcionamiento del polvo de hornear.


223

Actividad de aprendizaje 3Completa las siguientes reacciones de descomposición:

2

3

4

AgCl

H O

CaCO

KClO

HgO

→

→

→

→

→

Reacciones de sustitución simpleTienen lugar cuando, siendo uno de los reactivos una sustancia simple o un ele-mento, actúa sobre un compuesto, desplazando uno de sus elementos y ocupando el lugar de éste en la correspondiente molécula.

Se representa con la siguiente ecuación general:

A BZ AZ B+ → +

Representación esquemática

+ +Existen dos tipos de reacciones de sustitución simple:

1. Un metal sustituye a:

a) Un ion metálico en una sal

Ejemplo:

Cd + CuSO4 Cu + CdSO4

b) Al hidrógeno en un ácido

Ejemplo:

2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2

2. Un no metal sustituye a:

a) Un ion no metálico en una sal.

Ejemplo:

Br2 + 2NaI 2NaBr + I2b) Un ion no metálico en un ácido.

Cl2 + 2HBr 2HCl + Br2

Li

K

Ba

Ca

Na

M

g

Al

Zn

Fe

Cd

Ni

Sn

Pb

`�<

Cu

Hg

Ag

F2

Cl2

Br2

l2

Aunque el hidró-geno no es un me-tal, está incluido en la serie de los metales.

Química I

224

¿Como funcionan estas series de actividades? Por ejemplo, tomemos como referencia al Na; este puede desplazar en una reacción de ese tipo a los elementos que se encuentran por debajo de él, pero no a los que están por encima.

7�� %��"^� �� %�� "^� �� abajo pero no a los de arriba.

Actividad de aprendizaje 4Completa las siguientes reacciones por sustitución simple:

1. Br HI2 + →

2. Fe CuSO+ + →24

3. Zn HCl+ →

4. H so Mg2 4 + →

5. HCl Ca+ →

Reacciones de sustitución dobleEn las reacciones de doble sustitución, participan dos compuestos en la reacción, y ��`��<�� `��<del otro. En otras palabras, los dos iones positivos intercambian iones negativos `��<��*� �� /�� descomposición.

Su representación general es:

3 3

AX BZ AZ BXAgNO HCl HNO AgCl

+ → ++ → +

Representación esquemática

+ +��H��*��"��=��-

��G

Reglas para la solubilidad de las sustancias inorgánicas en agua

1. Casi todos los nitratos (NO3-<��`&2H3O2

-<��

2. Los cloruros (Cl-<��4%&��%&�2 y el PbCl2.

3. Los sulfatos (SO4-2<��3�$�4, SrSO4 y el PbSO4; el CaSO4 y el Ag2SO4

son ligeramente solubles.

w�7�� `��94<��(NH4

+<��


225

Reglas para la solubilidad de las sustancias inorgánicas en agua

5. Todos los ácidos comunes son solubles.

6. Los óxidos (O-2<�� `��{<��`��94<�� / ��`��994<&��$ �3��\��&�`��<|

es moderadamente soluble.

7. Los sulfuros (S-2<��`��94<��/ ��`��994<��'� ��`0�4<2S

8. Todos los fosfatos (PO4-3<�� `&�3

-2<��`��94<��

Actividad de aprendizaje 5Completa las siguientes reacciones de doble sustitución:

a) NaCl H SO+ →2 4

b) Ba OH H SO( ) + →2 2 4

c) K CO Sr NO2 3 3 2+ ( ) →

d) Se mezclan soluciones de nitrato de plata y cloruro de potasio.

e) La Acrópolis, en Atenas, Grecia, se está deteriorando lentamente. Está hecha de mármol (CaCO3<�� sulfúrico que proviene del aire contaminado para formar una sal, que desaparece luego, destruyendo este famoso lugar histórico. El ácido sulfúrico se forma a partir del contaminante del aire llamado trióxido de azufre y del agua. En tu libreta, completa las dos ecuaciones de las reacciones que acabamos de describir.

Recientemente, en el centro de Denver, Colorado, se derramaron 200 mil galones de ácido nítrico de un carro tanque que estaba estacionado en el patio del ferrocarril. El derrame se controló en unas cuantas horas, esparciendo cenizas de ��`�� <�� &��que acabamos de describir:

Las reacciones de neutralización son aquellas que ocurren entre un ácido u óxido ácido con una base u óxido base, donde en la mayor parte de estas reac-ciones uno de los productos es el agua.

Química I

226

Las reacciones de neutralización son un tipo especial de reacciones de doble reemplazo.

Existen cuatro subtipos de estas reacciones:

1. Ácido+base sal+agua.

El ácido puede ser hidrácido u oxiácido y la sal obtenida binaria u oxisal.

2. Óxido metálico o básico+ácido sal+agua.

3. Óxido no metálico, anhídrido u óxido ácido+base o hidróxido oxi-sal+agua.

4. Óxido metálico o básico+óxido no metálico, anhídrido u óxido ácido oxisal.

#?=��*��&*��%��@��$�



Niveles de logro











227



Niveles de logro







12. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables

1. Asume una actitud que favorece la solución de problemas ambientales en los ámbitos local, nacional e internacional.

]9��instituciones que promueven la protección del medio ambiente.]#�� /por los problemas ambientales. Realiza acciones para la protección del ambiente.

3. Contribuye al alcance de un equilibrio entre los intereses de corto y largo plazo con relación al ambiente.

]��%�� ecológicas para evitar el deterioro ambiental. ]\��relación de sus acciones en el impacto ecológico a corto y largo plazo.

Comentarios:

Química I

228

#?=��*��&*��*��@��$

Competencias disciplinares del área de ciencias

experimentalesDesempeños Indicadores

Niveles de logro


J�9�� formula preguntas de �� plantea las hipótesis necesarias para responderlas.4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas �� consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

9��representa los diferentes tipos de reacción.]4��correctamente las fórmulas químicas a la solución de problemas.]\��compuestos químicos inorgánicos en productos de uso cotidiano.

]!��%�� reacciones de síntesis, descomposición, sustitución simple y sustitución doble.]6 �� de diferentes reacciones Químicas.]�� positivas o negativas sobre el medio ambiente y la sociedad, provocadas por los procesos químicos.

Comentarios

SíntesisLa actividad de síntesis de esta sesión consistirá en la realización de las actividades ��

Sesión B. Balanceo de ecuaciones químicasDesarrollo de saberes

Balanceo de ecuaciones químicasComo mencionamos en la sesión anterior, una reacción quí-mica se representa mediante una ecuación que simboliza un cambio o transformación donde la materia interactúa con la energía y, como te has de acordar, la materia no puede ser creada ni destruida, sólo sufre cambios, como lo establece la ley de Lavoisier.

Fig. 7.3 Equilibrio entre ambos lados de la ecuación.


229

Pero, ¿cómo podemos hacer cumplir esa ley en una ecuación química?

La manera de realizarlo es balanceando la ecuación, proceso que con-siste en igualar las cantidades de cada uno de los elementos que participan tanto en los reactivos, como en los productos, en ambos lados de la ecuación, y esto se ��'� ��/ �� -tan igualar las cantidades.

Estos mecanismos se llaman métodos de balanceo de ecuaciones químicas.

Existen tres tipos de métodos de balanceo y son:

a) El método de inspección, de aproximación o por tanteo.

b) El método algebraico.

c) El método rédox, el cual tiene 2 variantes: por el número de oxidación y por el ion electrón.

En este apartado sólo veremos el método por inspección y el rédox por el número de oxidación.

Balanceo por tanteo (aproximaciones)Es el más sencillo y se utiliza para balancear ecuaciones simples.

Para ejecutarlo puedes considerar los siguiente pasos.

1. Escribe las fórmulas de reactivos y productos correctamente, ubicándolos en el lugar correspondiente en la ecuación química.

2. Elige el elemento que vas a balancear, de preferencia primero los que sean diferentes de oxígeno e hidrógeno.

3. Balancea los iones poliatómicos.

4. Balancea los átomos de H y luego los de O.

5. �� -nimas posibles, si observas que todos ellos son múltiplos de alguno de ellos ��

��&*��:

Pasos:

1. Teniendo la siguiente ecuación:

@�&�`��<2 + H3PO4 Ca3(PO4<2 + H2O

2. Como podrás observar, el Ca está una vez en el reactivo y tres en el producto, �� J�� &�8

J&�`��<2 + H3PO4 Ca3(PO4<2 + H2O

3. Observa que el fosfato (PO4<�� |�� entonces ponemos un 2 al reactivo donde aparece el fosfato.

J&�`��<2 + 2H3PO4 Ca3(PO4<2 + H2O

4. ��J��&�`��<2 y el 2 que pusimos al H3PO4 indica que el H apa-rece seis veces en cada reactivo, teniendo un total de 12 H en los reactivos,

Fig. 7.4 Antonio-Laurent de Lavoisier.

¿Sabías que los expe-rimentos de Lavoisier establecieron la Ley de la con-servación de la masa?

Química I

230

mientras que en el producto H2O solo está dos veces; entonces ponemos un 6 al agua y con esto se balancea el H.

J&�`��<2 + 2H3PO4 Ca3(PO4<2 + 6H2O

5. Finalmente, puedes observar que falta por balancear el O, pero si contabi-lizas cuántos hay de cada lado observarás que en los reactivos hay 6 en los J&�`��<2, y 8 en los 2H3PO4, dando un total de 14 O en los reactivos. Al contar los O de los productos, se observa que hay 8 en el Ca3(PO4<2 y 6 en las 6H2O, dando un total de 14O en los productos, lo que indica que la ecuación ya está balanceada.

Actividad de aprendizaje 6Balancea, en tu cuaderno, por el método de inspección o tanteo las siguientes ecuaciones:

� Fe HCl FeCl+ → →2

� Al OH H PO AlPO H O( ) + → +3 3 4 4 2

� BaO SO BaSO+ →3 4

� El nitrato de potasio sólido se calienta para obtener nitrito de potasio sólido y gas oxígeno.

� Cuando se vierte una solución de ácido clorhídrico sobre piedra caliza `�� <�� %�� calcio en solución.

Balanceo de ecuaciones rédox por el método del número de oxidación&��3��9��^�� -mentos que les permite combinarse con otros para forman nuevas sustancias.

Existen ciertas reacciones químicas donde las sustancias participante lle-van a cabo trasferencias electrónicas, es decir, unas aceptan o acercan más hacia ellos los electrones y otras los alejan o rechazan. Estas reacciones son las denomi-nadas reacciones rédox, o reacciones de óxido reducción, las cuales se describen en términos de ganancia o pérdida de electrones, haciendo variar la capacidad de las sustancias reaccionantes.

Pero, ¿qué es la oxidación y la reducción?

La �U��@��/ �� -mento, lo cual propicia que su número de oxidación aumente y termine oxidado.

La ��@��%�� elemento, lo que propicia que su número de oxidación disminuya.

Como la oxidación y la reducción ocurren simultáneamente en la reac-�� `��<�� %��`�� <�

Fig. 7.5 El proceso de oxidación de un metal.


231

De ahí que al elemento que se oxida se le denomine agente reductor y al que se reduce, agente oxidante.

A continuación se presenta un esquema que explica cómo ocurre la óxido reducción.

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7: si el sentido se mueve de de-recha a izquierda para un elemento, entonces este se reduce, pero si se mueve en sentido inverso, entonces se oxida.

��&*��:

Reacciona Cl2 con H2 produciéndose HCl.

Cl2 + H2 HCl

Tanto el cloro como el hidrógeno están sin combinar, por lo tanto su número de oxidación es cero, como lo viste en el Bloque III, pero en el cloruro de hidrógeno el cloro tiene número de oxidación -1 y el hidrógeno +1.

Eso decir, el número de oxidación del cloro se desplazó del cero al -1, o sea a la izquierda, luego se redujo, en tanto que el hidrógeno lo hizo del cero a la derecha, entonces se oxidó.

Para balancear ecuaciones por el método rédox debes tener presente lo siguiente:

1. Al elemento que se reduce, se le llama agente oxidante.

2. Al elemento que se oxida, se le denomina agente reductor.

3. Al emplear el método rédox para balancear ecuaciones, no debemos olvidar que:

a) Cuando un elemento no se encuentra combinado, su número de valencia es cero.

b) El número de oxidación del hidrógeno es +1.

c) El número de oxidación del oxígeno es «2.

d) El número de oxidación de los elementos del grupo I A de la tabla pe-riódica es +1.

e) El número de oxidación de los elementos del grupo II A de la tabla pe-riódica es +2.

f) El número de oxidación del aluminio es +3.

�D� El número de oxidación de los halógenos es «1, si en la molécula no hay oxígeno.

h) Los números de oxidación positivos son iguales a los negativos en una fórmula correctamente escrita.

Ejemplos:

K+ y O-2

+ + − + − + + + −1 5 2 2 222 6

7 21 6

42

3HCl O Cr O S O ZnO K Na

Química I

232

Reglas de asignación para los números de oxidaciónPara determinar los números de oxidación, debemos tener en cuenta lo siguiente:

1. Los números de oxidación positivos y negativos se encontrarán siempre en la misma cantidad.

2. �� %�� ¡@��-tuando los hidruros, donde se hará con «1.

3. Para el oxígeno, se trabajará en su mayoría con «2.

4. Tendrá 0 todo elemento que se encuentre solo.

5. Se analizará elemento por elemento, al determinar los números de oxidación. Esto se hará comparando el primer elemento de la ecuación con el segundo, para ver cuál cambia de número de oxidación.

Fe23

32+ −O

6. La suma algebraica de los números de oxidación deberá ser 0.

7. Contando los átomos de cada elemento:

Fe

O

: :

: :

2 3 6

3 2 6

+( ) +

−( ) −

0

Actividad de aprendizaje 7Determina el número de oxidación de los elementos presentes en los siguientes compuestos:

Compuestos Elementos

Fe SO2 4 3( ) Fe S O

NaBr

AlCl3

Pb NO3 2( )

Fe O2 3

Recuerda que la suma algebraica de los números de oxi-dación debe ser igual a cero.


233

Compuestos Elementos

K Cr O2 2 7

Cl2

H O2

Mg

K CO2 3

Pasos para balancear una ecuación por rédox1. Escribe correctamente la ecuación de la reacción.

2. Determina el número de oxidación de cada uno de los elementos presentes en las sustancias que intervienen en la reacción, aplicando las reglas para la determinación de los mismos.

3. 9��^��

4. Escribe dos semiecuaciones; una de oxidación, donde pongas el reactivo y el producto donde se encuentra el elemento que perdió electrones, y otra donde se encuentra el elemento que ganó electrones.

5. 9��!�� o producto donde haga falta para igualar las cantidades del mismo.

6. 9�� -��8!�� reactivo o producto donde haga falta para igualar las cantidades del mismo.

7. Determina los electrones que perdió el elemento que se oxidó y escríbelos del lado de los productos en la ecuación.

8. Determina los electrones que ganó el elemento que se redujo y escríbelos del lado de los reactivos.

9. Si los electrones perdidos y ganados son iguales, cancélalos y suma ambas semirreacciones.

10. Si los electrones perdidos y ganados no son iguales, entonces multiplica la toda la reacción de oxidación por el valor absoluto de electrones ganados, y la de reducción por el valor absoluto de los electrones perdidos, esto los igualará y ahora ya puedes cancelarlos.

11. Si hubo reactivos y productos que no participaron en la reacción, bájalos y balancéalos por inspección.

Química I

234

��&*��:

Reacciona permanganato de potasio con cloruro de hidrógeno produciéndose diclo-ruro de manganeso, cloro diatómico o molecular, agua y cloruro de potasio.

Paso 1

KMnO4 + HCl MnCl2 + Cl2 + + H2O + KCl

Paso 2

Reactivos Elementos que lo forman y número de oxidación

KMnO4 K+1 Mn+7 O-2

HCl H+1 Cl-1

Productos Elementos que lo forman y número de oxidación

MnCl2 Mn+2 Cl-1 H+

Cl2 Cl0 K+

H2O H+1 O-2 Cl-

KCl K+1 Cl-1 Cl-

Paso 3

Como puedes observar, el elemento que aumentó su número de oxidación fue el Cl, al pasar del HCl donde era -1, al Cl2 donde terminó con número de oxidación 0, y el elemento que disminuyó su número de oxidación fue el Mn, al pasar del KMnO4, donde tenía número de oxidación +7 al MnCl2 y terminó con +2.

Paso 4

HCl Cl2

KMnO4 MnCl2

Paso 5

El cloro está una vez en el reactivo, pero 2 en el producto, por lo tanto ponemos un 2 al HCl.

2HCl Cl2

Paso 6

El manganeso está igual en ambos lados de su ecuación por lo que no se le pone ��%��%��

KMnO4 MnCl2

Paso 7

El cloro, al pasar de -1 a 0 pierde un electrón, pero como son dos cloros, entonces se pierden 2 electrones.

2HCl Cl2 + 2e—

Paso 8

El manganeso, como sólo está una vez y pasa de +7 a +2 gana 5 electrones.

5e- + KMnO4 MnCl2


235

Paso 9a

Si los electrones perdidos y ganados no son iguales, entonces multiplica toda la reacción de oxidación por el valor absoluto de electrones ganados, y la de reduc-ción por el valor absoluto de los electrones perdidos, esto los igualará para que se puedan cancelar.

2HCl Cl2 + 2e— (5)

(2)5e- + KMnO4 MnCl2

10HCl 5Cl2 +10e—

10e- + 2KMnO4 2MnCl2

Los electrones ya son iguales por tanto se cancelan, es decir, si los de la reducción al otro lado de se ecuación pasa negativo y al sumarlos daría cero.

10HCl 5Cl2

2KMnO4 2MnCl2 ahora se suman ambas ecuaciones.

10HCl + 2KMnO4 5Cl2 + 2MnCl2

Como podrás observar, el manganeso ya está balanceado, pero en el caso del cloro hay 10 en los reactivos y 14 en los productos, además aparecen 2 potasios y 8 oxígenos en los reactivos y ninguno de ellos en los productos.

Entonces revisamos la ecuación inicial:

KMnO4 + HCl MnCl2 + Cl2 + H2O + KCl

Y observamos que hay dos productos que no intervinieron en la oxidorreducción, el H2��&��

Paso 10

10HCl 5Cl2

2KMnO4 2MnCl2

10HCl + 2KMnO4 5Cl2 + 2MnCl2 + H2O + KCl

Entonces para balancear al K ponemos un 2 al KCl.

10HCl + 2KMnO4 5Cl2 + 2MnCl2 + H2O + 2KCl

Con esto incrementa el Cl de los productos de 14 a 16, y como el único reactivo donde hay Cl es el HCl y ahí aparecen sólo 10, faltando 6, entonces cam-biamos el 10 por 16, aclarando que 10 de esos 16 cloros son los que se oxidaron al producir el Cl2.

16HCl + 2KMnO4 5Cl2 + 2MnCl2 + H2O + 2KCl

Al realizar esto observamos que los hidrógenos aumentan a 16 en los reactivos y en los productos sólo hay 2 en el agua; entonces le ponemos un 8 al agua y la ecuación queda balanceada, porque al realizar esto el oxígeno también se balancea.

16HCl + 2KMnO4 5Cl2 + 2MnCl2 + 8H2O + 2KCl

Química I

236

Actividad de aprendizaje 8I. Realiza las siguientes actividades con las ecuaciones que aparecen a continua-

ción. Si tienes alguna duda, consúltala con tu facilitador.

a) Asigna números de oxidación a todos los elementos.

b) Señala cuál es la sustancia que se oxida, y explica tu razonamiento.

c) Menciona cuál es la sustancia que se reduce, y explica tu razonamiento.

d) Indica cuál sustancia es el agente oxidante, y explica tu razonamiento.

e) Indica qué sustancia es el agente reductor, y explica tu razonamiento.

f) Balancea la ecuación por el método del número de oxidación, usando todos los pasos correspondientes.

II. Realiza los siguientes ejercicios:

1) HNO HNO NO H O2 3 2→ + +

2) H O SO HNO H SO NH2 2 3 2 4 3+ + → +

3)

4)

5) C HNO NO CO H+ → + +3 2 2 2 0

SíntesisEn equipos colaborativos, escribe la ecuación correcta, determina el número de oxidación de los elementos participantes en la misma, determina el agente reduc-tor, oxidante, balancea correctamente mediante el método rédox las ecuaciones y determina a qué tipo de reacción pertenecen.

1. Reacciona ácido nítrico con yoduro de hidrógeno, produciéndose óxido de ni-trógeno, yodo molecular y agua.

2. Reacciona ácido nítrico con yodo molecular y se produce dióxido de nitrógeno, agua y ácido yódico.

3. Reacciona carbono con ácido sulfúrico y se produce dióxido de carbono, dió-xido de azufre y agua.


237

#?=��*��&*��%��@��



Niveles de logro












Comentarios:

Química I

238

#?=��*��&*��*��@��

Categoría Desempeños IndicadoresNiveles de logro


J�9��problemas, formula preguntas de carácter ��las hipótesis necesarias para responderlas.4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de �� consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

Balancea ecuaciones químicas por métodos diversos.

]\��%��los símbolos utilizados en la escritura de ecuaciones químicas.]�� '� ��de las sustancias, empleando ecuaciones químicas.]�� de los cambios químicos.]&��/��balanceo de ecuaciones químicas por tanteo y por óxido-reducción. ]��de oxidación y reducción, agente reductor, agente oxidante y número de oxidación.]4� �� de las reacciones de óxido-reducción en su entorno y en su organismo. ]&��^�� oxidación de los elementos que participan en una reacción química tipo rédox, determinando qué elementos se oxidan y cuales se reducen.]4�� método de tanteo y óxido-reducción.]!�� 7��conservación de la materia a partir del balanceo ecuaciones.]�� 7��conservación de la materia como principio fundamental de la química moderna.

Comentarios


239

Realimentación Instrucciones:

1. Escribe sobre las líneas correspondientes, el número de oxidación que presen-ta cada uno de los siguientes elementos:

FeSO4 Fe__________S__________O__________

KCl K___________Cl_________

GaBr3 Ga__________Br_________

MgCO3 Mg_________ C_________O__________

Al O2 3 Al___________O_________

2. Responde brevemente las siguientes cuestiones:

a) ¿Qué es una fórmula química?

b) ¿Qué es una ecuación química?

c) ¿Qué es una reacción química?

d) ¿Qué es balancear una ecuación?

e) ¿Qué es el número de oxidación?

3. Dada la siguiente ecuación química, balancea cada uno de los componentes por el método más adecuado, indicando el nombre de las partes que ahí se señalan:

HNO3 + P4 + 4H2O H3PO4 + NO

Actividad experimental 1. Oxidación-reducciónObjetivo

Determinar el proceso de oxidación-reducción que se da en diversas reacciones.

/��"��

Gradilla

4 tubos de ensaye

Jeringa de 5 mL sin aguja

&��`��%��<

�#�� `�&�<À

6��`4�<

4�� `&�<

Química I

240

6��`4%<

�� `��<

Bicarbonato de sodio (NaHCO3<

!�� 8% ��

À0��8��&�� la piel entre en contacto directo con él, se debe lavar la parte afectada con una solución de bicarbo-nato de sodio, y después enjuagar con abundante agua.

��&��G

1. Marca los tubos con el nombre de los metales que vas a utilizar.

2. Agrega 1 mL de HCl a cada tubo.

3. Agrega una pieza pequeña del metal al tubo correspondiente. Observa qué ocurre.

4. Agrega NaHCO3 a cada tubo y observa, hasta asegurarte de que no haya for-mación de burbujas.

5. Repite los pasos 2 y 3, utilizando los diversos objetos metálicos. Observa qué ocurre.

Conclusiones. Anota tus conclusiones de lo que observaste en cada tubo.

Actividad experimental 2. Reacciones químicasObjetivo

�� de síntesis, descomposición, desplazamiento y doble sustitución.

/��"��

4 tubos de ensaye

1 vidrio de reloj

Pipeta graduada

Popote

��@%��`&��<

10 mL de peróxido de hidrógeno (H2O2<

10 mL de solución de nitrato de plata 0.1 M (AgNO3<

J�� `&�<

?�7�� |¢`0�&�<

0.1 g de dióxido de manganeso (MnO2<

Antecedentes

Por experiencia sabemos que una de las formas más apropiadas de iniciar el estu-�� -nes químicas no son la excepción. Sabemos que, al ocurrir una reacción química, se generan cambios en la composición y estructura de las sustancias reactantes; de �� ^�� 8

a) Reacciones de síntesis

b) Reacciones de descomposición


241

c) Reacciones de desplazamiento

d) Reacciones de doble sustitución

Procedimiento 1

1. En un tubo de ensayo , coloca 0.1 g de óxido de calcio. Agrega 5 mL de agua destilada, agita y observa.

2. ��

3. En este nuevo tubo, introduce un popote hasta el seno del líquido, y procede a soplar suavemente.

Anota tus observaciones:

Investiga sobre las reacciones que ocurren y completa las siguientes ecuaciones:

� CaO H O+ →2

� Ca OH CO( ) + →2 2

� ¿Qué tipo de reacciones ocurrieron?

Procedimiento 2

1. En un tubo de ensayo, coloca 0.1 g de dióxido de manganeso.

2. Agrega 5 mL de peróxido de hidrógeno y observa.

3. Acerca a la boca del tubo una pajilla con un punto de ignición.

Química I

242


Investiga sobre la reacción que ocurre y completa la ecuación:

H OMnO

2 2

2

→

¿Qué tipo de reacción ocurrió?

Procedimiento 3

En un vidrio de reloj, vierte 5 mL de solución de nitrato de plata. Agrégale un tro-cito de alambre de cobre y observa.


Investiga sobre la reacción que ocurre y completa la siguiente ecua-ción: AgNO3 + Cu �


Procedimiento 4

En un tubo de ensayo, coloca 5 mL de solución de nitrato de plata. Agrega 3 mL de solución de cloruro de sodio y observa.


243


Investiga sobre la reacción que ocurre y completa la siguiente ecuación:

AgNO NaCl3 + →



Investiga sobre los siguientes conceptos:

� Fenómeno químico:

� Reacción química:

� Ecuación:

� Reactivo:

� Producto:

Química I

244

Evaluación de la competencia#?=��*��&*��%��=��H��--�



Niveles











]��%�� ecológicas para evitar el deterioro ambiental ]\�� de sus acciones en el impacto ecológico a corto y largo plazo.


245



Niveles



13. Participa con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el mundo.

8.3. Asume una actitud que favorece la solución de problemas ambientales en los ámbitos local, nacional e internacional.

]9��instituciones que promueven la protección del medio ambiente.]#�� /por los problemas ambientales. Realiza acciones para la protección del ambiente.

9.4. Contribuye al alcance de un equilibrio entre los intereses de corto y largo plazo con relación al ambiente.

]��%�� ecológicas para evitar el deterioro ambiental.]\�� de sus acciones en el impacto ecológico a corto y largo plazo.

Comentarios:

Química I

246

#?=��*��&*��*��=��H��--

Competencias disciplinares del área

de ciencias experimentales


Niveles de logro


J�9��problemas, formula preguntas de �� plantea las hipótesis necesarias para responderlas.4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de �� consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.

Balancea ecuaciones químicas por métodos diversos.

]\��%��símbolos utilizados en la escritura de ecuaciones químicas.]�� '� ��sustancias, empleando ecuaciones químicas.]�� 9�� cambios químicos.]&��/��de ecuaciones químicas por tanteo y por óxido-reducción. ]��oxidación y reducción, agente reductor, agente oxidante y número de oxidación.]4� �� reacciones de óxido-reducción en su entorno y en su organismo. ]&��^�� de los elementos que participan en una reacción qímica tipo Redox, determinando qué elementos se oxidan y cuáles se reducen.]4�� /��de tanteo y óxido-reducción.]!�� 7��Conservación de la Materia a partir del balanceo ecuaciones.]�� 7��&�� de la Materia como principio fundamental de la química moderna.

9��representa los diferentes tipos de reacción.

]!��%�� de síntesis, descomposición, sustitución simple y sustitución doble.]6 �� diferentes reacciones químicas.]�� o negativas sobre el medio ambiente y la sociedad, provocadas por los procesos químicos.

Comentarios::


247

Bloque VIII

Comprendes los procesos asociados con el calor y la velocidad de las reacciones

químicas


� Distingue entre reacciones químicas endotérmicas y reacciones quí-micas exotérmicas partiendo de los datos de entalpía de reacción.

� Explica el concepto de velocidad de reacción.

� Argumenta sobre el desarrollo sustentable y su impacto en el medio ambiente.


� Entalpía

� Entalpía de reacción

� Entalpía de formación

� Reacciones exotérmicas y endotérmicas

� Velocidad de reacción

� Desarrollo sustentable

248



4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos con-textos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.

4.1 Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísti-��% ��


?�@$�%�� "��-prendiendo cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con accio-nes responsables.

11.1 Contribuye al alcance de un equilibrio entre los intereses de corto y largo plazo con relación al ambiente.


2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnolo-gía en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

4. Obtiene registra y sistematiza la información para responder a pre-%�� '�� -perimentos pertinentes.

5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimen-to con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

�� para la solución de problemas cotidianos.

249

Dinamización y motivación¿Alguna vez te has preguntado por qué algunas reacciones químicas ocurren más rápido que otras; por qué, al combinar sustancias, el recipiente que las contiene se pone demasiado frío o caliente; o cómo es que se lleva a cabo una reacción quí-mica? Las respuestas a estas preguntas las podrás obtener en el presente bloque, donde hablaremos de las reacciones endotérmicas y exotérmicas, de la velocidad de reacción y de otros conceptos importantes que ocurren en una reacción química.

Actividad de dinamizaciónI. 7��%��%��

la opción en que se encuentra el concepto al cual hacen referencia. Piensa to-das las posibilidades de respuesta, antes de elegir la que consideres acertada.

1. Es el cambio en la concentración de un reactivo o producto por unidad de tiempo. ( )

a) Entalpía

b) Hidrostática

c) Velocidad de reacción

d) Geometría molecular

2. Es una forma de crecimiento que satisface las necesidades de las actuales generaciones, sin comprometer las de las futuras. ( )

a) Impacto ambiental

b) Consumismo

c) Desarrollo sustentable

d) Dimensión social

3. Teoría que permite explicar la velocidad de una reacción química. ( )

a) De las colisiones

b) De las atracciones

c) De las repulsiones

d) De las masas

4. Es un factor que interviene en la velocidad de una reacción. ( )

a) El punto de ebullición

b) El color

c) La temperatura

d) La densidad

250

Química I

5. Son las reacciones en las cuales hay una pérdida de calor (se libera). ( )

a) Endotérmicas

b) Concentradas

c) Diluidas

d) Exotérmicas

6. Energía calórica que se desprende o absorbe durante una reacción química. ( )

a) Calor latente

b) Entalpía

c) &��

d) Calor de reacción

7. Son las reacciones en las cuales hay una ganancia de calor (se absorbe). ( )

a) Concentradas

b) Endotérmicas

c) Molares

d) Exotérmicas

8. Es la energía consumida o liberada en reacciones bajo condiciones de presión constante, por la transformación de reactivos a productos. ( )

a) Electronegatividad

b) Entalpía

c) Velocidad de reacción

d) Geometría molecular

9. $�� recupera sin haber sufrido un cambio apreciable. ( )

a) Hormonas

b) Proteínas

c) Moléculas

d) Catalizador

II. Organizados en equipos de cuatro integrantes, investiguen en libros y en el �� %��%��8

a) Desarrollo sustentable

b) Consumismo

c) Alimentos transgénicos

Comprendes los procesos asociados con el calor y la velocidad de las reacciones químicas Bloque VIII

251

Sesión A. Entalpía de formación y de reacción, y reacciones exotérmicas y endotérmicasDesarrollo de saberes

Entalpía de formación y entalpía de reacción

EntalpíaDespués de haber estudiado las reacciones químicas desde el punto de vista de la forma como se realizan y de las relaciones estequiométricas de las mismas, es ne-cesario que las analicemos considerando la energía que absorben o liberan al rom-perse o formarse los enlaces entre las substancias que intervienen en la reacción.

La entalpía (H) es la propiedad que los químicos utilizan para medir el calor liberado o absorbido durante una reacción química a presión constante. Es imposible determinar la entalpía de una sustancia, por lo tanto, lo que se �� `Â�<�� se absorbe o se desprende durante una reacción química. El cambio de entalpía ��8

Â��`� ��<– H(reactivos)

Esto indica que en una reacción química la variación de entalpía depende de sus similares de los reactivos y de los productos.

�� R)

7�� absorbe durante una reacción química, a presión constante y de acuerdo con las cantidades de reactivos y productos.

Â�R�¦�F(productos)»¦�F(reactivos)

El calor de reacción generalmente se expresa en calorías (cal) o kilocalo-rías (Kcal) aunque las unidades en el sistema internacional (SI) es el joule (J) o el ��`��<�$��8

@��w�@kw�

@��w�@kw��

252

Química I

Según se libere o se absorba energía, las reacciones químicas se ��8

� Reacciones exotérmicas8�� %��

� Reacción endotérmica8�� %��

��¡k�|��

(Reacción exotérmica)

��{k�|��

(Reacción endotérmica)

CH4(g)¡|�2(g)

CO2(g)¡|�2O(g)

�� F)

La entalpía de formación es el cambio de calor necesario para formar un mol de una sustancia, a presión constante y a partir de los elementos que la constituyen. Como este tipo de entalpía varía de acuerdo con las condiciones en las que se está experimentando, se ha determinado una entalpía estándar. Las entalpías de formación se miden, bajo condiciones estándar, a la presión de 1 atmósfera, a una �� |?�&`|�k�<�� `�� /�� /-tricos), o bien, a partir de datos termoquímicos.

Entalpías estándar de formación para algunos compuestos

Compuesto ��0f. kJ/mol Compuesto ��0

f. kJ/mol Compuesto ��0

f. kJ/mol

AgCl (s) �127.13 CaCO3 (s) �@|��| H2SO4 (ac) ��|�

AgNO3 (ac) �@�@�k? CaSO4 (s) �@wJ�� H2SO4 (l) �k@J��

Ag2SO4 (s) ��@��|| FeO (s) �|�� H3PO4 (ac) �@|��

CH4 (g) ��w�k? Fe2O3 (s) �k|w�|� Mn(NO3)2 (ac) ��J��

C2H2 (g) ||��? HCl (g) �92.31 MnO2 (s) �?|��J

C2H4 (g) ?|�|k HCl (ac) �@��k? NaCl (s) �411.12

C�H�`�< w��|k H2O (g) �|Jk��| NaCl (ac) �w��@@

C�H14 (l) �@�k�� H2O (l) �|k?�kJ NaOH (s) �w|��

CO (g) �@@��?| HNO3 (ac) �|��w NaOH (ac) �w��

CO2 (g) �393.51 HNO3 (l) �174.1 Na2SO4 (ac) �@Jk��k

Ejemplo8!�� %�� etano a 25ºC y 1 atm de presión.

Considera que la entalpía de formación de C2H�`%<�»kw��

2C2H�`%<¡��2(g) 4CO2(g)¡��2O(g)Â�R ��


253

Solución8

Del cuadro anterior tomamos los datos de la entalpía de formación para cada uno de los compuestos involucrados, teniendo presente que los elementos sin combinar ��Â�F��

C2H�`%<�»kw��

O2(g)��

CO2(g)�»J�J�?@��

H2O(g)�»|Jk��|��

Para efectuar correctamente el cálculo, el valor de la entalpía de forma-�� balanceada.

Â�R�¦�F(productos)»¦�F(reactivos)

Â�R�̄ w`»J�J�?@<¡�`»|Jk��|<°»¯|`»kw��<¡�`�<°

Â�R�̄ »@?�w��w»@wJJ�?|°»¯»@��w°

Â�R�»J��?�¡@��w

Â�R�|kJk�@��

Síntesis1. Integra un equipo de trabajo con tres de tus compañeros, y elaboren un re-

porte en el cual respondan las siguientes preguntas, para incluirlo en sus por-tafolios de evidencias.

a) En una reacción exotérmica, ¿la energía de los productos es mayor o menor que la de los reactivos?

b) En una reacción endotérmica, ¿la energía de los productos es mayor o menor que la de los reactivos?

c) Piensen en por lo menos seis ejemplos cotidianos.

2. A partir de la tabla de entalpías estándar de formación, determina la entalpía de reacción para los siguientes casos, estableciendo si se trata de reacciones exotérmicas o endotérmicas.

a) 2 2 2FeO C Fe COs s s g( ) ( ) ( ) ( )+ → +

b) Mn HNO Mn NO Hs ac ac g( ) + → ( ) +( ) ( ) ( )

2 3 3 2 2

c) 2 5 4 22 2 2 2 2C H O CO H Og g g g( ) ( ) ( )+ → + ( )

d) 2 22 2CO CO+Og( )→

254

Química I




Niveles de logro





]$�� lógica y creativa.]6 ��redacción propia para expresar ideas.]\�� entre diversos conceptos.]�� la representación de un fenómeno.



5.1 Sigue instrucciones y procedimientos de manera �"��comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

]$�%�� que se le indican.]9�� entre los pasos para resolver un problema.]$�%��lógica.]\�� que sigue con el alcance de un objetivo.

Comentarios:


Competencias disciplinares del área de las ciencias


Niveles de logro


4. Obtiene registra y sistematiza la información para responder a preguntas �� consultando fuentes y realizando experimentos pertinentes.7. Hace explícitas las ��sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.

Distingue entre reacciones químicas endotérmicas y reacciones químicas exotérmicas partiendo de los datos de entalpía de reacción.

@�\��conceptos de entalpía, reacción endotérmica y exotérmica.2. Distingo entre reacciones endotérmicas y exotérmicas.3. Calculo la entalpía de reacción, a partir de la entalpía de formación.

Comentarios:


255

Sesión B. Velocidad de reacción


Velocidad de reacciónDe la misma forma que medimos la velocidad de un coche, de una bicicleta, de una moneda que cae, etcétera, podemos determinar la velocidad de una reacción. 9�� Z��'��8��&��/��Z��-mica. ¿Cómo medimos la velocidad de reacción? Esta se puede calcular midiendo la rapidez con la que aparece un producto o desaparece un reactivo.

Ciertas reacciones como la combustión de la gasolina en un motor tienen una rapidez explosiva; otras, como el enmohecimiento del hierro, son extremada-mente lentas. Aunque en el bloque VII se describieron diversos tipos de reacciones químicas y se dieron ejemplos de cada uno, poco fue lo que se dijo acerca de su velocidad diferente, o de la medida en que ocurren. Ahora daremos un vistazo a los factores que afectan la velocidad de reacción.

Aunque se trabajará con reacciones sencillas, los principios que aquí se describen se aplican también a sistemas más complejos, incluso a la química de las células vivas.

Teoría de las colisionesEl término cinética química � �� de los factores que la afectan. Para que los átomos, moléculas o iones puedan reaccionar (es decir, transferir o compartir electrones de valencia), primero deben hacer contacto, es decir, haber una colisión.

En segundo lugar, deben acercarse con la orientación apropiada, a menos que las partículas en cuestión sean átomos individuales o moléculas pequeñas y simétricas. Finalmente, la colisión deberá suministrar una cierta energía mínima, llamada energía de activación. Conviene examinar más de cerca cada uno de estos factores.

Frecuencia de colisiónLa frecuencia de colisión está controlada por la concentración y la temperatura. Cuanto mayor sea la concentración de los reactivos, con más frecuencia van a chocar las partículas, por la sencilla razón de que hay más de ellas en un volumen determinado. Un aumento en la temperatura incrementa también la frecuencia de colisión, porque las partículas se mueven con más rapidez a temperaturas más elevadas, lo que hace que entren en contacto más a menudo.

256

Química I

Orientación$� �� %�� `�%�� <en el momento de la colisión. Si una partícula perfectamente simétrica, como una bola de billar, choca con otra partícula con la misma característica, la colisión es ��8�� /_�� }�� /� �� Sin embargo, para atrapar una pelota de béisbol, resulta muy importante la orien-tación del guante en relación con esta.

En el caso de las reacciones químicas, hay algunas circunstancias en las �� 8

Cuando dos átomos de hidrógeno reaccionan para formar una molécula

�� %��82 2H H→ , su orientación no importa, porque los átomos de hidróge-no se comportan como nubes electrónicas simétricas (esféricas), es decir, no hay frente, detrás, arriba ni abajo, pues todas sus caras son iguales.

Sin embargo, para la mayor parte de las partículas, resulta fundamental una orientación apropiada durante la colisión. Así ocurre, por ejemplo, en la reac-

ción química del dióxido de nitrógeno NO2( ) con monóxido de carbono CO( ) 8

NO COg g2( )+ →( )

NO COg g( ) + ( )2

!� �� %��NO2 al CO,

para producir NO y CO2. Para que esta transferencia tenga lugar, es preciso que un

átomo de oxígeno del NO2 choque con el átomo de carbono del CO.

Energía de activaciónNo necesariamente ocurre una reacción cuando las moléculas en colisión tienen la orientación adecuada, pues es probable que dos moléculas que se golpean con suavidad reboten sin reaccionar.

Cuando las partículas chocan, también deben poseer una cantidad espe-�� %��/�� `�� -ción). Esta energía cinética (de colisión) mínima que las moléculas reaccionantes deben poseer, se conoce como energía de activación, y se abrevia Ea. La energía de �� /�� -cipan. En el caso de las reacciones que ocurren de manera instantánea cuando se mezclan los reactivos, la energía de activación es baja; y en el de las reacciones que tardan en iniciarse, en cambio, es elevada.

Factores que modifican la velocidad de reacciónEn la sección precedente se expusieron tres factores que afectan la velocidad de reacción. La frecuencia de colisión está controlada por la temperatura y la con-centración. Ahora se describirán estos efectos con cierto detalle, y también se �� '�� 7�'�� '�� 8


257

a) Naturaleza del reactivoLa velocidad de reacción depende del tipo de sustancia y de enlace, así como de la estructura de los átomos y los iones. Un tronco grande arde con lentitud en una chimenea, pero, si se hace leña con él, la madera se quema con mucha mayor ra-pidez; si la misma madera se convierte en aserrín, puede arder con tal rapidez que sea capaz de provocar una enérgica explosión, si una chispa se enciende. Cuanto ��*� �� hace posible que ocurran más colisiones entre los reactivos y, por ello, aumente la velocidad de reacción. Cuando los reactivos se hallan en dos estados físicos �� ' ��de las colisiones.

El resultado es una mayor velocidad de reacción.

b) El efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacciónEl aumento de la temperatura hace que las moléculas se desplacen con más ra-pidez, lo cual genera un mayor número de choques. Por lo regular, las reacciones tienen lugar a una velocidad mayor, cuando la temperatura es elevada. El hecho de bajar la temperatura suele hacer que disminuya la velocidad de reacción. Al �� %�� %�� 8_�� reacción se duplica de manera aproximada, cuando la temperatura se incrementa ��@��&}�

Esto se puede explicar en términos de la Teoría cinético-molecular, la cual establece que las moléculas se mueven con más rapidez a temperaturas más altas. Al hacerlo, chocan con mayor frecuencia, lo que hace que aumente la ve-locidad de reacción. A temperaturas más elevadas, las moléculas en rápido movi-miento tienen también más energía cinética. La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las moléculas.

c) Efecto de la concentración sobre la velocidad de reacciónLa frecuencia de colisión y, en consecuencia, la velocidad de reacción, se ven afec-tadas también por la concentración de los reactivos. Cuantas más moléculas de ��%�� por unidad de tiempo.

En términos generales, cuando la temperatura es constante, la velocidad de reacción se puede relacionar de manera cuantitativa con las cantidades de las sustancias reaccionantes. Sin embargo, esto no es tan simple pues, para saber qué sustancias reaccionantes intervienen en el paso determinante, es preciso conocer el mecanismo de reacción, es decir, el paso a paso de cómo chocan, se separan y vuelven a combinarse las moléculas.

258

Química I

d) Efecto de los catalizadores sobre la velocidad de reacciónUn catalizador es una sustancia que acelera la velocidad de reacción química sin consumirse en ella. Los catalizadores son sustancias que aumentan o disminuyen la velocidad de reacción, pero sin transformar o afectar los productos. Por ejem-plo, la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno para dar oxígeno gaseoso y agua, se lleva a cabo con gran lentitud, a temperatura ambiente y en la oscuridad. Sin embargo, si se agrega un poco de dióxido de manganeso (IV), la descomposición del peróxido de hidrógeno se acelera de inmediato, observándose un burbujeo, producto de la liberación de oxígeno gaseoso. En este caso, el dióxido de manganeso (IV) actúa como catalizador de la reacción, y su fórmula se escribe � ��"��8

H O H O OMnO

2 2 2 2

2

2→ + ↑

Síntesis1. En tu libreta, realiza y contesta, respectivamente, las siguientes actividades

�� %��8

1) ¿Qué se entiende por velocidad de reacción?

2) �Z�/�%��/ ��/��

3) Menciona los tres factores principales que determinan la velocidad de re-acción.

4) �&��"��' ��

5) ��"�� -acción.

6) �Z�/�%��/ �� %��

2. En la siguiente reacción, ¿qué ocurre con el número de colisiones, cuando se agregan más moléculas de bromo?

H Br HBrg g g2 2 2( ) ( )+ → ( )

1) En la siguiente reacción, ¿qué ocurre con el número de colisiones, cuando la temperatura de la reacción se reduce?

H Br HBrg g g2 2 2( ) ( )+ → ( )


259




Niveles










&�� 8




Niveles de logro


4. Obtiene registra y sistematiza la información para responder a preguntas �� consultando fuentes y realizando experimentos pertinentes.

Explica el concepto de velocidad de reacción.

1. Explico el concepto de velocidad de reacción.2. Describo los factores que determinan la velocidad de reacción.J��"��frecuencia de colisión en la velocidad de reacción.

&�� 8

260

Química I

Sesión C. Desarrollo sustentable


Desarrollo sustentableLa ciencia y la tecnología deben ir de la mano con el manejo responsable de los recursos naturales. A la búsqueda del equilibrio entre la velocidad con que la po-blación humana utiliza los recursos naturales y la velocidad con que la naturaleza los genera, de modo que la sociedad continúe desarrollándose económica y tec-nológicamente, y cubriendo sus necesidades sin dañar el medio ambiente, se le conoce como desarrollo sustentable.

La energía es un producto secundario de muchos procesos químicos. Las necesidades energéticas se incrementan en países avanzados y en aquellos que están en vías de desarrollo, por lo que se trabaja afanosamente para encontrar nuevas fuentes de energía, ya que la principal fuente utilizada hasta hoy ha sido la de los combustibles fósiles (petróleo), que está próxima a escasear, lo cual au-mentará la demanda y, por ende, sus costos.

A la velocidad con que se consumen recursos actualmente, se calcula ��%�� '�� ?��@��*��!��necesidad de encontrar nuevas fuentes de energía. Una de las que más ha llamado la atención es la energía solar, que se proyecta como una fuente inagotable de �� %�� '�� 8��*�� la energía contenida en todas las reservas de petróleo del planeta.

$�� %�� %�� "�� en el espacio.

Los estudios de los últimos años mostraron que la energía solar se pue-de transformar en electricidad mediante dispositivos llamados celdas fotovoltaicas. También se puede utilizar la energía solar para obtener hidrógeno a partir del agua.

Es imperativa la creación de programas de desarrollo económico que pug-nen por la preservación de los recursos naturales, además de ver por las necesi-dades de los sectores sociales de mayor pobreza, para propiciar una justa propor-ción de recursos, una moderación en los procesos productivos y de consumo, y la implementación de políticas, lo cual reducirá impactos ambientales y fomentará la restauración de ecosistemas. El objetivo principal que el desarrollo sustentable plantea es satisfacer las necesidades de las generaciones presentes, sin compro-meter las capacidades de las futuras para atender las suyas. Con ello se saldrá del esquema impuesto por la industrialización y disminuirá la dependencia social y económica en países pertenecientes al llamado Tercer Mundo. 186

Esta política deberá incrementar la capacidad de producción y alcanzar �� % ��%� �� % ��%�� -nía con los sistemas naturales que posee el planeta. La meta de la sustentabilidad exige que todos los países revisen sus políticas e intervenciones económicas de corte capitalista en función de su impacto en el medio ambiente, proponiendo estrategias alternas que garanticen un desarrollo equitativo y una preservación del entorno natural.


261

Actividad de aprendizaje 1Organizados en equipos, elaboren un periódico mural donde se represente el im-pacto ambiental en el planeta, y se observen medidas que se deban tomar para alcanzar un desarrollo sustentable. Inclúyanlo en su Portafolio de Evidencias.

Desarrollo tecnológicoA pesar de los esfuerzos realizados por las autoridades para evitar que los conduc-tores manejen bajo los efectos del alcohol, aún tienen mucho trabajo por hacer. 4�� conductores que hallan en estado de ebriedad.

El fundamento químico de este dispositivo es una reacción rédox. Una muestra de aliento se introduce en un aparato que contiene una solución ácida de dicromato de potasio, y el alcohol (etanol) del aliento es convertido en ácido ��/��%�� 8

CH CH OH3 2− − ¡K Cr O2 2 7¡H SO2 4 → CH COOH3 − ¡Cr SO2 4 3( )

¡K SO2 4¡H O2

.

��¡!�� ¡Ã��'^ ��o →Ã��/��¡$��'�� 999¡$��'��¡4%��

En esta reacción, el alcohol se oxida y se convierte en ácido acético, mientras que el cromo del dicromato (color anaranjado) se reduce a ion cromático III (color verde). El nivel del alcohol en la sangre se determina midiendo el cambio de color.

El alcohol presente en el aliento reacciona con K Cr O2 2 7, y el cambio de

absorción de luz es registrado por el detector, mostrándose en un medidor en el que se lee el contenido de alcohol en la sangre.

Síntesis1. A partir de la tabla de entalpías estándar de formación, determina la entalpía

de reacción para los siguientes casos, estableciendo si se trata de reacciones ��/ ��/ ��8

2 22 2 2H O H Ol g g( ) → +( ) ( )

4 3 2 63 2 2 2NH O N H Og gg l( ) ( )+ → +( ) ( )

CH O CO H Og g g g4 2 2 22 2( ) ( ) ( )+ → + ( )

PCl H O H PO HClg acl g5 2 3 4( ) ( )+ → +( ) ( )

2. Elabora un reporte de investigación sobre el desarrollo sustentable y las accio-nes necesarias para ponerlo en práctica. Además, organiza con tus compañe-ros un debate sobre la importancia que tienen el consumismo y el desarrollo sustentable en las actividades económicas de México.

262

Química I

3. Individualmente, investiga las causas y alcances nocivos que se originaron a partir del accidente que tuvo lugar en la planta nucleoeléctrica de Chernobyl.

4. Escribe dos ejemplos de la nueva tecnología.

5. Escribe dos riesgos que pueden existir por el uso de la tecnología.




Niveles de logro










��6� ��responsabilidad en la sociedad.




&�� 8


263




Niveles de logro


2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.4. Obtiene registra y sistematiza la información para responder a preguntas �� consultando fuentes y realizando experimentos pertinentes.5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

Argumenta sobre el desarrollo sustentable y su impacto en el medio ambiente.

1. Describo el concepto de desarrollo sustentable.2. Argumento como el desarrollo sustentable contribuye al cuidado del medio ambiente.3. Reconozco al desarrollo sustentable como una herramienta útil para el desarrollo del país.

&�� 8

Realimentación4�� % � ��6� ��'��-des sugeridas en el bloque, y se lo entregarás a tu maestro.

Química I

Bloque VIII Semestre y grupo:

Nombre del alumno (a): Fecha:

CriteriosActividades de aprendizaje

1 2 3 4 5 6 7 Total

Interés en los temas

Respeto

Puntualidad

264

Química I

Química I

Bloque VIII Semestre y grupo:

Nombre del alumno (a): Fecha:

Solidaridad

Responsabilidad

Disposición

Participación

Actitud colaborativa

Actitud investigativa

3��k8&�� de las reacciones químicas.

Concepto Ideal Real Observaciones:

Reporte escrito

Periódico mural

Ensayo acerca de Chernobyl

Actividad experimental 1. Velocidad de reacciónObjetivo.

Determinar los factores que afectan la velocidad de las reacciones.

Materiales y reactivos

2 vasos de precipitado

2 matraces Erlenmeyer

4 pipetas de plástico

1 probeta

Cronómetro

|�� %��@��7��%��

1 regla

1 cúter

��@��@��

Peróxido de hidrogeno (H2O2) al 3 %

Tintura de yodo (I2)

Solución de almidón

Tableta de vitamina C (puede ser efer-vescente)

Carbonato de calcio (CaCO3) (gis blanco)

Acido acético (CH3&��<��¢̀ ��% �<

1 tableta de Alka-seltzer


265

Soluciones:

� $�� 8 Ä �� @�� 7 �� %��hirviendo.

� $�� &8 �� @��%�� 7��%��'� ��@%��7��%��

Procedimiento 1

1. $��48�� % �%�J�7��%��@�7��de vitamina C y 1 mL de tintura de yodo. Observa lo que ocurre.

2. $��38�� % �%�J�7��%��@�7�� -do y 1 mL de solución de almidón. Observa lo que ocurre.

3. $�� &8 �� 4 � 3�4%�� matraz unos segundos, y toma el tiempo que tarda en aparecer el color azul oscuro.

4. \��@��J�� %��8

� $��48J�7��%��@�7��&�@�7��tintura de yodo.

� $��38|�7��%��|�7�� @�7�� almidón.

5. \��@��J�� %��8

� $��48J�7��%��@�7��&�@�7��tintura de yodo.

� $��38@�7��%��J�7�� @�7��-midón.

Procedimiento 2

1. Coloca la mitad del Alka-seltzer en un vaso de precipitado seco.

2. Tritura la otra mitad de la pastilla y colócala en un vaso de precipitado seco.

3. Agrega 5 mL de agua a cada vaso, procurando hacerlo de manera simultánea.

4. Toma el tiempo que se tarda en desaparecer el sólido en cada caso.

5. Repite los pasos 1 y 2, pero con dos trozos de gis del mismo tamaño.

6. Agrega 5 mL de ácido acético a cada vaso de manera simultánea, y registra el tiempo que tarda en dejar de reaccionar cada una de las sustancias.

266

Química I

Resultados�4�� %��8

Observaciones del procedimiento 1

Solución Observaciones Tiempo

1 Sol. A

2 Sol. B

3 Sol. C

4 Sol. A

4 Sol. B

4 Sol. C

5 Sol A

5 Sol B

5 Sol C

Observaciones del procedimiento 2

Sustancia Tiempo

Pastilla ( trozo)

Pastilla (polvo)

Gis (trozo)

Gis (polvo)

Conclusiones


267




Niveles de logro








5.1 Sigue instrucciones y procedimientos de manera �"��comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.


��6� ��responsabilidad en la sociedad.




&�� 8

268

Química I


Categoría Desempeños Indicadores

Niveles de logro


2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.4. Obtiene registra y sistematiza la información para responder a preguntas �� consultando fuentes y realizando experimentos pertinentes.5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.7. Hace explícitas las ��que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.

Distingue entre reacciones químicas endotérmicas y reacciones químicas exotérmicas partiendo de los datos de entalpía de reacción.

1. Reconozco los conceptos de entalpía, reacción endotérmica y exotérmica2. Distingo entre reacciones endotérmicas y exotérmicas3. Calculo la entalpía de reacción, a partir de la entalpía de formación.

Explica el concepto de velocidad de reacción.

1. Explico el concepto de velocidad de reacción.2. Describo los factores que determinan la velocidad de reacción.J��"��frecuencia de colisión en la velocidad de reacción.

Argumenta sobre el desarrollo sustentable y su impacto en el medio ambiente.

1. Describo el concepto de desarrollo sustentable.2. Argumento como el desarrollo sustentable contribuye al cuidado del medio ambiente.3. Reconozco al desarrollo sustentable como una herramienta útil para el desarrollo del país.

&�� 8


269

GlosarioCalor de reacción. Energía calórica que se desprende o absorbe durante una reacción química.

Catalizador. Sustancia que retarda o acelera una reacción química, y que al �� ' ��

Consumo. Es el gasto de todo aquello que, debido al uso, se extingue o se destruye.

Impacto ambiental. Son las probables consecuencias ambientales de proyec-tos, programas, planes y políticas propuestos.

Desarrollo sustentable. Es el desarrollo que cumple con las necesidades de las actuales generaciones, sin comprometer las capacidades de las futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades.

Entalpía. Es la energía consumida o liberada en reacciones bajo condiciones de presión constante, por la transformación de reactivos a productos.

Enzimas. Son proteínas que actúan para catalizar reacciones bioquímicas ��

Reacción exotérmica. Es aquella que se efectúa con pérdida de calor.

Reacción endotérmica. Es aquella que se efectúa con ganancia o absorción de energía.

Velocidad de reacción. Es el cambio en la concentración de un reactivo o producto por unidad de tiempo.

Astroquímica. Estudia la naturaleza química de los cuerpos celestes.

Bioquímica. Estudia la estructura y función de los compuestos químicos que forman parte de los seres vivos.

Ciencia. Actividad que dirige nuestro entendimiento y razonamiento para �� /�� el mundo natural.

��&��A�� Es el saber resultante de un proceso metodológico, sistemático y riguroso, que tiene validez para un determinado momento y es-pacio, y es utilizado para resolver problemas de la realidad en la que se vive.

Conocimiento empírico. Es el saber resultante de la observación y de la ex-periencia.

Ecología. Estudia las relaciones que tienen los seres vivos con su medio am-biente.

Electroquímica. Estudia la transformaciones químicas que se producen en las sustancias, al ser atravesadas por una corriente eléctrica.

Energía. Es todo agente capaz de producir transformaciones tanto físicas como químicas en la materia.

270

Química I

Experimentación. Proceso mediante el cual se intentan reproducir los hechos � '�� propician o determinan.

Fenómeno.�� de un cuerpo, el crecimiento de una planta, el viento, etcétera.

Física. Ciencia que estudia la materia y sus relaciones con la energía.

Geoquímica. Estudia la distribución, proporción y relación de los elementos químicos de la corteza terrestre y de las leyes que los rigen.

Hipótesis. Es una suposición sobre la posible causa de una fenómeno, una explicación que debe ser comprobada.

Industria química. Es aquella que se dedica a la extracción y procesamiento de materias primas, tanto naturales como sintéticas, con el objeto de elaborar productos como fertilizantes, colorantes, explosivos, plásticos, detergentes, aislantes, etcétera.

Ley. Es la expresión de una rutina en la naturaleza, es decir, de algo que se repite siempre que las condiciones sean las mismas.

Masa. Cantidad de materia que contiene un cuerpo.

Matemáticas. Ciencia que estudia por razonamiento lógico los números y las �%� ��

Meteorología. Estudia el tiempo, el clima y las propiedades físicas y químicas ��'� �� '� �� constituida por tierras y mares.

Materia. Todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa. Puede presentarse en estado sólido, líquido o gaseoso.

Química. Ciencia que estudia la composición de la materia, sus propiedades, su energía, sus cambios y transformaciones.

Residuos peligrosos. Son todos aquellos residuos, en cualquier estado físico, que, por sus características corrosivas, tóxicas, venenosas, reactivas, explosi-��"��%��'�� % �para el equilibrio ecológico o para el ambiente.

��A��]�� Hipótesis con que, a mediados del siglo XVIII, Stahl inten-taba explicar el fenómeno de la combustión. Fue descartada por Lavoisier, ��7��

Teoría. Pretende ofrecer una explicación lógica de lo que se ha observado, des-pués de ser realizada la experimentación, y una vez comprobada la hipótesis.

Bibliografía�� &� ��+�� Y �%� ��7��`|��k<8Química I con enfoque en competencias. Book Mart. México.


271

272

Química I

Documents

Quimica I 14