TAREA 2TRABAJO COLABORATIVO No.1

Este trabajo consiste en desarrollar las siguientes 15 preguntas, todas ellas con igual valor. Esta

actividad tiene una ponderación de 100 puntos.

En el taller existen preguntas de selección múltiple con única y múltiple respuesta, también será

necesario desarrollar algunos ejercicios.

¡¡Favor sustentar todas las respuestas!!

1. En la tabla 1 ilustrar ejemplos que permitan establecer la diferencia entre elementos, sustancias y compuestos. Realizar una breve descripción para cada uno de ellos.

EJEMPLOS BREVE DESCRIPCIONELEMENTOS Hierro Es un metal de color oscuro,

se funde a altas temperaturas, presenta olor característico y se encuentra en la naturaleza asociado a algunos minerales o como elemento puro. Es un elemento, ya que su estructura química no presenta combinaciones de átomos, es decir que están presentes solamente una forma atómica. En la tabla periódica, el hierro es el elemento número 26 con un peso atómico de 55, 7 uma.

SUSTANCIAS Alimentos, tinta de los marcadores, composición de la materia

Las sustancias presentan una composición química definida y están totalmente diferenciadas de acuerdo con sus características. Las sustancias pueden estar clasificadas como puras o como mezclas, las cuales pueden ser homogéneas o heterogéneas.En muchas sustancias, sus componenetes se pueden separar por medios físicos (calor, magnetismo, evaporación etc), en este caso se habla de mezclas, en otras ocasiones es necesario

acudir a medios químicos en donde las sustancias se comportan de diferente forma y pierden sus características propias pues se transforman por reacciones químicas.

COMPUESTOS AguaSalSuero fisiologico

Los compuestos se caracterizan por estar presentes en la naturaleza como una forma de unión de átomos diferentes. El agua es el compuesto más abundante del planeta, está compuesta por oxigeno e hidrogeno y sus propiedades son específicas para este tipo de compuesto y no tienen que ver con las propiedades individuales de sus componentes.

2. ¿Cuántos electrones poseen los elementos con un número atómico de Z=31 y Z=49?

Teniendo en cuenta que el número atómico representa la cantidad de protones que posee un átomo y que este número debe ser equivalente en carga, para mantener la estabilidad del átomo (de lo contrario estaríamos hablando de Isotopos), la cantidad de electrones para cada átomo es de 31 y 49 y corresponden a los elementos galio e Indio respectivamente.

3. Si la representación de un átomo es 1s2 2s2 2p5 , cuáles de las siguientes aseveraciones son ciertas

a. Tiene 2 niveles energéticos

b. Tiene 3 orbitales p en el segundo nivel

c. Le falta por llenar un orbital

d. Tiene número atómico nueve

En este caso la respuesta es la A, ya que el valor mayor valor de la configuración que es el 2, indica el número de niveles de energía que presenta el átomo.

4. En los átomos poli electrónicos existe un efecto protector por parte de los electrones

cercanos al núcleo, que reduce la atracción electroestática entre los protones del núcleo,

que tienen carga positiva y los electrones externos. A este efecto se le conoce como:

a. Distribución parcial de cargas

b. Carga formal efectiva

c. Carga neta electrónica

d. Carga nuclear efectiva

La respuesta, en este caso es la d. El término refiere al efecto de “pantalla” que deben tener estos átomos para que los electrones de los niveles más externos no experimenten completa la carga neta del núcleo atómico.

5. El radio atómico del sodio en el sodio metálico es de 1,90 Å. Calcular el volumen de un mol de átomos de sodio en el sodio metálico y el porcentaje del volumen atómico-gramo ocupado por los átomos.

D= m/v; 1 mol = 6,02 x 10 23 átomos; t la masa del sodio metálico en de 23 g/mol

V= m/D Si multiplicamos 1,90 A x el número de átomos en un mol, obtenemos la cantidad de A que ocupan así:

1,90 x 6,02 x 10 23 átomos = 11,438 x1023 A x g/molEn la tabla periódica dice el valor de la densidad del sodio que es de 0,97 g/ml

Es decir que el volumen de un átomo es de:

V = 23g/mol / 0,97 g/ml = 23,7 ml para una mol de atomos.

Y el volumen atómico en porcentaje es igual a

11,438 x1023 A x g/mol/23,7 ml = 0,47 = 47%

6. En cada uno de los siguientes pares, indique cuál será el ion de mayor diámetro. Justificar la respuesta mediante la configuración electrónica.

a. Mn++ y Zn++

Mn tiene radio de 1,26Zn tiene radio de 1,38 En este sentido es de mayor diámetro el cinc, ya que presenta una mayor cantidad de niveles de energía.

b. Ti++ y Fe++

Ti tiene radio de 1,47Fe tiene radio de 1,26

Para este caso el de mayor diámetro es el titanio, la relación que existe entre la formación de iones y el radio atómico, no justifica un aumentó en el diámetro. Los átomos presentan una cantidad de niveles de energía determinada en donde se ubican los electrones y eso es realmente lo que incide sobre el tamaño del átomo. Se debe tener en cuenta que los átomos analizados corresponden a elementos metálicos y que en teoría, presentan similitudes físicas.

7. Completar la tabla 2:

Tabla 2

Elemento Protones Neutrones Electrones Número de masa

U 92 146 92 238Na 11 11 11 23

Ca2+ 20 20 18 0S 16 16 16 32

La tabla indica la distribución de algunas propiedades de los elementos como su masa atómica (suma de protones y neutrones), y el número de partículas subatómicas que presentan que están correlacionadas, ya que son la representación de las anteriores características y del número atómico (que es el número de protones). Como los átomos deben estar eléctricamente neutros, el número de electrones corresponde al de los protones. En el caso del Ca+2, se puede ver que existe una carga positiva que hace que este átomo se comporte como un ion. La carga positiva indica que tiene una deficiencia de electrones, es decir que tiene mayor número de protones (los cuales tiene carga positiva.)

El radio atómico del sodio en el sodio metálico es de 1,90 Å. Calcular el volumen de un mol de átomos de sodio en el sodio metálico y el porcentaje del volumen atómico-gramo ocupado por los átomos.

8. Realizar una breve descripción de la siguiente figura que resulta al graficar el radio atómico de algunos elementos contra el número atómico.

Existe una relación directa entre el radio atómico y el número atómico, ya que la distancia entre el núcleo y el electrón más lejano corresponde al radio atómico y el numero atómico corresponde al número de protones que siempre están en el núcleo, al expresar iones, la perdida de electrones del ultimo nivel, disminuye el radio atómico, es decir que hace más pequeños a los átomos y que están cargados positivamente. Ocurre lo contrario cuando el ion es negativo, ya que la ganancia de electrones aumenta el radio atómico, lo que hace concluir que los iones negativos son más grandes. En elementos neutros como los que muestra la grafica, se observa que existe una correlación entre el radio y el número atomico que equivale a datos muy cercanos.

9. Escribir el símbolo atómico ( XZA ¿ para cada uno de los isótopos que se describen a

continuación.

a. Z=6, número de neutrones igual a 7( C613 ¿

b. El isótopo del carbono con número de masa de 13C6

13 ¿c. Z=19, A=44

Ru1944

d. El isótopo del calcio con número de masa de 41

Ca2041

e. El isótopo que tiene 19 protones y 16 neutrones.

K1935

10. Explicar porque la reactividad de los elementos del grupo VII A es tan elevada al compararla con la de los gases nobles. Los átomos tienden a estabilizar su ultimo nivel de energía, siguiendo la norma que dice que siempre deben completar 8 electrones en su último nivel de energía (ley del octeto), en este sentido se dice que estos átomos de este grupo son muy reactivos en comparación con los gases nobles que, de por sí ya han completado sus 8 electrones del ultimo nivel de energía por lo que son de carácter neutro (no reaccionan).

¿Serán los gases nobles nocivos para el medio ambiente?

Por sus condiciones estables, los gases nobles no constituyen peligro para el ambiente ya que son estables y no reaccionan con ningún otro elemento, por consiguiente no forman sustancias nuevas que puedan ser indicador de contaminación.

11. Describir como es el comportamiento de la reactividad en la tabla periódica. ¿Existe una tendencia generalizada en los grupos y periodos?, ¿Cuál es el elemento más reactivo de la tabla periódica?, ¿Cómo es la reactividad de los metales de transición?

La tabla periódica en un sistema de organización exente que contiene una gran cantidad de información. Los elementos se agrupan de dos formas: los periodos (filas horizontales) que indican la cantidad de niveles de energía que poseen sus átomos y los grupos en donde, las propiedades químicas son muy similares, porque todos los elementos del grupo tienen el mismo número de electrones en su última o últimas capas. Los metales de transición se ubican en el centro de la tabla periódica y están allí pues su reactividad varia. Los elementos más reactivos, poseen inestabilidad electrónica, es decir que están muy cercanos a completar sus electrones del utilizo nivel o están muy cercanos a perder sus electrones del ultimo nivel, caso en el que son susceptibles de combinarse con otros para formar compuestos nuevos.

Así, la tabla periódica nos muestra las características de los elementos y como están estas características incidiendo en la reactividad de los elementos.

12. Como se logrará explicar que los valores de la afinidad electrónica del azufre sean tan diferentes:

Primera afinidad electrónica: 200 kJ/molSegunda afinidad electrónica: -649 kJ/mol.

La afinidad electrónica es la energía que hay que aportar o que se libera cuando un átomo absorbe un

electrón, normalmente el convenio es que si es endotérmica es positiva, y si es exotérmica, negativa.

En el caso del azufre la reacción es exotérmica (se desprende calor) y por tanto la afinidad electrónica

del azufre es negativa, -200kJ(mol. La segunda afinidad electrónica es, lógicamente, la energía que se

aporta o se desprende cuando un átomo absorbe un segundo electrón. La realidad es que para que un

átomo absorba un segundo electrón siempre hay que aportar energía, es decir, sería positiva (para el

azufre el valor que das, 649kJ/mol, pero positivo), porque la repulsión del ion negativo formado en la

primera absorción del electrón es muy fuerte.

13. Consultar como influye la presencia de los óxidos de nitrógeno en el proceso de formación del ozono de la estratosfera. Ilustrar con reacciones. ¿Cuáles son las fuentes más comunes para la formación de los óxidos de nitrógeno?

La formación de ozono es un proceso fotoquímico que tiene lugar en la estratosfera.

En esta zona de la atmósfera entre 15 y 50 Km de altitud, la radiación ultravioleta solar produce la

disociación de las moléculas de oxígeno en átomos de oxígeno en su estado fundamental (3P) que

rápidamente se recombinan con moléculas de oxígeno no disociadas, en presencia de un tercer cuerpo,

M, (que puede ser otra molécula de oxígeno o de nitrógeno) capaz de captar el excedente de energía,

O2 + hn ® 2 O(3P) (1)

O(3P) + O2 + M ® O3 + M

Este mecanismo reactivo es el responsable de que el ozono se encuentre en la estratosfera en

relativamente altas concentraciones, del orden de los 300 a 500 Dobsons ( 1 Dobson = 1 molécula de

ozono por cada 109 moléculas, o lo que es igual 0,3 a 0,5 ppm), definiendo una capa que en las latitudes

polares se encuentra a una altura entre los 16 – 18 Km y sobre el ecuador a aproximadamente 25 Km.

Los óxidos de nitrógeno proceden de variadas fuentes, pero la más importante es el tubo de escape de los automóviles. Ciudades que consiguieron erradicar el SO2 hace años tienen hoy día un creciente problema de NOx por el aumento del tráfico rodado.

Óxidos de nitrógeno e hidrocarburos sin quemar, sometidos a la acción de la luz solar, producen ozono (O3). El ozono de las capas bajas de la atmósfera es un contaminante que daña las vías respiratorias. Los “episodios de ozono” son un creciente problema en los veranos urbanos.

Es importante reconocer que el ozono en la atmosfera cerna es un contaminante fuerte ya que produce

afecciones a la salud y es supremamente nocivo para la vida. Los óxidos de nitrógeno se forman por desprendimiento de desechos nitrogenados al aire a través de las industrias.

14. ¿Cuáles son las propiedades del oxígeno diatómico?, ¿Por qué esta es una sustancia paramagnética?, Qué tipos de compuestos puede formar el oxígeno?

El oxígeno diatónico es una molécula estable que se produce por diferentes tipos de reacciones químicas en su mayoría de rompimiento. Presenta muchas propiedades como ser un gas estable, incoloro que sirve para los procesos de respiración celular y otros procesos que enmarcan a los seres vivos. Se dice que es una sustancia paramagnética pues, su molécula está correctamente alineada para dar estabilidad a la misma. Su estructura física lo hace estable y poco rompible. El oxígeno forma óxidos y bases además, participa en procesos de acidificación de sustancias.

15. Al observar la tabla 3, donde se encuentran los puntos de fusión y de ebullición de algunos elementos y desde el conocimiento de sus propiedades periódicas. ¿Cómo se podrá explicar este comportamiento

Tabla 3Propiedad física F Cl Br I

Punto de fusión (°C) -223 -102 -7 114Punto de ebullición

(°C)-187 -35 59 183

El punto de fusión de un elemento o compuesto es la temperatura a la cual la forma sólida del elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con la forma líquida. Normalmente se asume que la presión del aire es de 1 atmósfera.Por ejemplo: el punto de fusión del agua es de 0oC, o 273 K.

El punto de ebullición de un elemento o compuesto significa la temperatura a la cual la forma líquida de un elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con la forma gaseosa. Normalmente se asume que la presión del aire es de 1 atmósfera.Por ejemplo: el punto de ebullición del agua es de 100oC, o 373 K.En el punto de ebullición la presión de un elemento o compuesto es de 1 atmósfera.

En este sentido, los puntos de ebullición y de fusión se van diferenciando de acuerdo al movimiento en la tabla periódica, de tal forma que los elementos que van más hacia abajo aumentan su temperatura de fusión y ebullición ya que tienen más niveles de energía, lo que indica que es necesario un incremento en la energía aplicada para que se produzca un cambio de estado.

BIBLIOGRAFIA

Brown T., LeMay Jr., Bursten B., Química. La ciencia central. Editorial Prentice Hall Hispanoamericana SA. 1998. Séptima edición

Masterton W. Química General Superior. Editorial Interamericana. 1973

Propiedades de los elementos y compuestos químicos en

http://www.lenntech.es/periodica/propiedades/propiedades-quimicas.htm