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Profesora Leticia Córdoba – Cecilia Salcedo 1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias de la Salud Carreras: Licenciatura en Bromatología Tecnicatura en Hemoterapia Cátedra de Química AÑO 2.019

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Page 1: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA

Facultad de Ciencias de la Salud

Carreras

Licenciatura en Bromatologiacutea

Tecnicatura en Hemoterapia

Caacutetedra de Quiacutemica

ANtildeO 2019

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

2

A TRAVES DEL PLANTEL DE DOCENTES DEL AREA DE QUIMICA SE DA LA

BIENVENIDA A LOS CURSANTES CON EL DESEO FIRME DE QUE LOS MISMOS

PUEDAN SENTIRSE COMODOS EN NUESTRA CASA DE ESTUDIOS CON LA

NECESIDAD IMPERIOSA QUE ALCANCEN UN NIVEL ACORDE AL SISTEMA

UNIVERSITARIO QUE PERMITA EL ENTENDIMIENTO Y FORME ALUMNOS CON

AUTONOMIA EN SUS ESTUDIOS QUE SEA PRODUCTO DE LA EXCELENCIA

DOCENTE Y DEL APOYO INSTRUCTIVO DE LA ASIGNATURA

Coordinacioacuten Bioq Leticia Coacuterdoba Dra Cecilia Salcedo

Docentes

AHUMADA EDGAR

BLAMEY SARA

BRIZUELA DE MORAL MARTIN

CARRIZO DANIELA

CLERICI MARCOR SILVANA

DE LA ROSA PATRICIA

FEDELI CINTHIA

JIMENEZ LORENA

LARCHER BERTA

LUNA AGUIRRE LILIA

LUNA CELIA

MEDINA RITA

MOLINA SOL

MOYANO PATRICIA

MELO GONZALEZ MARIA GABRIELA

NIETO SONIA

NOTARFRANCESCO MARIO

PICCCOLO NORMA

PORCU ESTELA

ROLDAN LUIS

ZELARAYAN FROGEL EUGENIA

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

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UNIDAD Ndeg I INTRODUCCIOacuteN AL ESTUDIO DE LA QUIacuteMICA

Quiacutemica Concepto y clasificacioacuten

Materia propiedades intensivas y extensivas Estado de agregacioacuten de la materia

Fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos Cambios de estado Cuerpo y sustancia propiedades y

clasificacioacuten Moleacutecula y aacutetomo Energiacutea masa y peso (diferencias)

Sistemas materiales abiertos cerrados y aislados Clasificacioacuten homogeacuteneos y

heterogeacuteneos Sistemas dispersos y sistemas coloidales Unidades de medida

Temperatura definicioacuten y escalas

QUIacuteMICA CONCEPTO Y CLASIFICACIOacuteN

La Quiacutemica estudia la materia su estructura molecular y atoacutemica sus propiedades y

reacciones y las leyes que rigen estas reacciones

En Quiacutemica se elaboran modelos como analogiacutea de la realidad porque no se puede

ver las sustancias microscoacutepicas

La quiacutemica utiliza principalmente los meacutetodos de Observacioacuten y Experimentacioacuten Es

por ello que a la quiacutemica se la considera una ciencia experimental

MATERIA es todo lo que posee masa y ocupa un lugar en el espacio

CUERPO es una porcioacuten limitada de materia

SUSTANCIA cada una de las clases particulares de materia es una sustancia

Son sustancias el azufre el azuacutecar el algodoacuten el alcohol Las caracteriacutesticas especiales

que muestran y distinguen a cada una de ellas son las propiedades de esa sustancia Es lo

que posee en comuacuten toda materia que tiene iguales propiedades intensivas especiacuteficas o

constantes fiacutesicas

PESO DE LOS CUERPOS es la fuerza con que el cuerpo es atraiacutedo hacia el centro de la

tierra

El peso de los cuerpos aumenta desde el Ecuador al Polo

El peso disminuye a medida que el cuerpo se aleja de la tierra Hasta llegar a

anularse (zona gravitacional)

MASA DE LOS CUERPOS si sobre un cuerpo se ejerce una fuerza el cuerpo adquiere una

aceleracioacuten El cociente entre la fuerza que actuacutea sobre el cuerpo y la aceleracioacuten que eacuteste

adquiere es una constante (en cualquier latitud y lugar) denominada masa del cuerpo

119898 =119865

119886= 119896 (119888119900119899119904119905119886119899119905119890) 119897119906119890119892119900 119886 =

119865

119898

La masa es invariable independientemente del lugar de la tierra donde se la mida

119898 =119875

119892 119875 = 119898 times 119892

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

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FENOacuteMENO es todo cambio que en sus propiedades en su estructura o en sus relaciones

presentan las sustancias o los cuerpos Clasificacioacuten de los Fenoacutemenos

1) Fenoacutemeno Fiacutesico

a) Se puede repetir con la sustancia inicial

b) El cambio que experimenta la sustancia no es permanente pues no afecta a su

composicioacuten molecular

c) Ej calentar hierro y luego dejar enfriar Posteriormente puede volverse a calentar y

enfriar Transformacioacuten aguandashhielo hielo-agua

2) Fenoacutemeno Quiacutemico

a) No se puede repetir con la misma sustancia inicial

b) El cambio que experimenta la sustancia es permanente pues se afecta su estructura

molecular

c) Ej combustioacuten del papel

PROPIEDADES DE LA MATERIA una propiedad de la materia es una cualidad que puede

ser apreciada por nuestros sentidos (caracteres organoleacutepticos) o determinada por

mediciones (constantes fiacutesicas o especiacuteficas)

1 CARACTERES ORGANOLEPTICOS color textura olor permiten diferenciar o

identificar

2 CONSTANTES FIacuteSICAS O ESPECIacuteFICAS

a) PROPIEDADES FIacuteSICAS punto de fusioacuten punto de ebullicioacuten densidad calor

especiacutefico

b) PROPIEDADES QUIacuteMICAS son aquellas que se manifiestan en las sustancias cuando

se ponen en contacto con otra sustancia oxidacioacuten reaccioacuten frente al aacutecido

Propiedades Extensivas dependen de la cantidad de materia que constituye el sistema

ejemplo masa volumen

Propiedades Intensivas no dependen de la cantidad de materia que constituye el

sistema Por ejemplo punto de ebullicioacuten

TEORIacuteA CINEacuteTICO MOLECULAR Teoriacutea cineacutetica de la materia (Maxwell Clasius)

Seguacuten esta teoriacutea las moleacuteculas de las sustancias se hallan en agitacioacuten al existir entre

ellas fuerzas de atraccioacuten que tienden a mantenerlas unidas en contra de las de repulsioacuten

originadas por su energiacutea cineacutetica

Las fuerzas de atraccioacuten que son deacutebiles cuando las moleacuteculas estaacuten alejadas e intensas

cuando se aproximan se denominan ldquoFUERZAS DE VAN DER WAALSrdquo

ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA de la diferente intensidad de las fuerzas de

atraccioacuten y de repulsioacuten molecular dependen 3 estados fiacutesicos caracteriacutesticos de la materia

que se detallan a continuacioacuten

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ESTADO SOacuteLIDO ESTADO LIQUIDO ESTADO GASEOSO

Poseen forma propia No tienen forma

propia pero siacute

volumen propio

No tienen forma ni volumen propio

Sus moleacuteculas se hallan en

estado de ordenacioacuten

regular

Sus moleacuteculas no se

hallan en estado de

ordenacioacuten regular

Moleacuteculas con mucha movilidad

necesitando espacios grandes con

respecto a su propio volumen

Poseen Fuerza expansiva

El estado soacutelido verdadero

se halla asociado a una

forma cristalina definida

Tiene superficie

plana y horizontal

No tiene superficie libre

No son compresibles y su

volumen cambia poco con

la presioacuten

Se comprimen con

dificultad

Son faacutecilmente compresibles

Entre sus moleacuteculas

predominan las fuerzas de

atraccioacuten fuerzas de Van

der Waals

Las fuerzas de

repulsioacuten y de

atraccioacuten se hallan

en equilibrio

Predominan entre sus moleacuteculas las

fuerzas de repulsioacuten

Las fuerzas de Van der Waals son

despreciables

FUSION pasaje del estado soacutelido al liacutequido producido por accioacuten del calor A una

determinada temperatura se denomina ldquoPunto de Fusioacutenrdquo Las fuerzas de atraccioacuten

disminuyen y el cuerpo pasa al estado liacutequido Ej hielo azufre plomo hierro etc

LEYES DE FUSIOacuteN

1) Cada sustancia pura tiene una temperatura de fusioacuten propia

2) Mientras dura la fusioacuten de una sustancia pura la temperatura permanece constante

3) La temperatura de fusioacuten depende de la presioacuten exterior

SOLIDIFICACIOacuteN pasaje del estado liacutequido al soacutelido producido por disminucioacuten de la

temperatura Ej Agua (friacuteo) rarr Hielo

El agua se congela a la temperatura de 0degC si la presioacuten exterior es normal

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El hielo funde en iguales condiciones a la temperatura de 0degC

Esto nos indica que 0degC es la temperatura de equilibrio para el sistema HIELO-AGUA

Si al sistema se le proporciona calor el hielo se fundiraacute

Si en cambio se le quita calor el agua se solidificaraacute

VAPORIZACIOacuteN se engloban bajo este nombre los fenoacutemenos de evaporacioacuten y ebullicioacuten

EVAPORACIOacuteN si las moleacuteculas de un liacutequido aumentan su energiacutea interna las maacutes

proacuteximas a la superficie (que ademaacutes tienen fuerzas de atraccioacuten de menor intensidad que

las que se hallan maacutes abajo) abandonan el estado liacutequido y pasan al estado gaseoso

Las moleacuteculas que escapan llevan mucha energiacutea interna y le restan a la que posee la

masa liacutequida por eso la temperatura del liacutequido disminuye mientras se produce la

evaporacioacuten La evaporacioacuten es el pasaje del estado liacutequido al estado de vapor o de gas que

se verifica en la superficie del liacutequido La rapidez con que se efectuacutea la evaporacioacuten

depende de varios factores La naturaleza del liacutequido los que evaporan raacutepidamente se

denominan volaacutetiles (sulfuro de carbono y cloroformo) Los no volaacutetiles lo hacen con lentitud

Ej Agua mercurio La superficie expuesta cuanto mayor la superficie mayor velocidad de

evaporacioacuten La presioacuten exterior la velocidad de evaporacioacuten es proporcional a la diferencia

entre la presioacuten del vapor del liacutequido y la presioacuten del vapor en la atmoacutesfera (por esta razoacuten la

ropa huacutemeda tarda en secar los diacuteas de mucha humedad porque la diferencia es casi nula)

La circulacioacuten de una corriente de aire sobre el liacutequido las telas mojadas secan maacutes

raacutepidamente con el viento

EBULLICIOacuteN si a un liacutequido se le suministra calor muchas de sus moleacuteculas adquieren

energiacutea interna suficiente como para pasar a la fase gaseosa El pasaje del vapor se

produce en varios puntos de la masa del liacutequido incluida la superficie Estas porciones

gaseosas ascienden a la superficie formando burbujas ldquoel liacutequido entra en Ebullicioacutenrdquo

Ebullicioacuten es el pasaje del estado liacutequido al gaseoso que se cumple en el seno y en la

superficie del liacutequido Cada liacutequido tiene una temperatura de ebullicioacuten que le es propia y lo

caracteriza (constante fiacutesica) Mientras dura la ebullicioacuten de un liacutequido la temperatura de sus

vapores permanece constante La presioacuten que soporta el liacutequido modifica su temperatura de

ebullicioacuten Si la presioacuten que soporta un liacutequido que se ejerce sobre una masa de agua es

menor de 1 atm (76 cm de mercurio) la ebullicioacuten se produce a menos de 100degC Si la

presioacuten es mayor tambieacuten aumenta la temperatura a la que el liacutequido ebulle

VAPORES Y GASES Los vapores como el agua por efecto de enfriamiento o compresioacuten

pasan al estado liacutequido ldquose condensanrdquo Los gases como el CO2 para pasar al estado

liacutequido deben enfriarse hasta cierta temperatura y luego comprimirse entonces ldquoLICUANrdquo

TEMPERATURA CRIacuteTICA es aquella que por encima de la cual no es posible licuar a

ninguacuten gas ldquocualquiera sea la presioacutenrdquo

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VOLATILIZACION Y SUBLIMACION El pasaje del estado soacutelido al gaseoso sin pasar por el

estado liacutequido se denomina volatilizacioacuten El pasaje del estado gaseoso al soacutelido sin pasar

por el estado liacutequido se denomina sublimacioacuten Ejemplos naftalina yodo aacutecido benzoico Si

un soacutelido volatiliza sus vapores pueden sublimar

La materia existe en diferentes fases o estados Modificando la temperatura y la presioacuten de

una porcioacuten de materia eacutesta puede pasar de uno de sus estados (soacutelido liacutequido o gaseoso)

a otro se trata de una transicioacuten de fase o cambio de estado

SISTEMAS MATERIALES toda porcioacuten del universo que se aiacutesla real o imaginariamente

para su estudio Es un cuerpo o un conjunto de cuerpo o de partes de un cuerpo o una

porcioacuten de universo que aislamos convenientemente para someterlo a estudio

ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LOS SISTEMAS (CLASIFICACION)

Sistemas Homogeacuteneos

Son aquellos que en todos los puntos de su masa poseen las mismas propiedades

intensivas

Diluyendo sal en agua (solucioacuten) y determinando luego las propiedades intensivas de varias

porciones diferentes extraiacutedas de la solucioacuten se podraacute comprobar que las propiedades

intensivas de todas las porciones son iguales ldquoSe considera que el sistema agua salada es

un sistema homogeacuteneo

Todo sistema homogeacuteneo se caracteriza por presentar continuidad cuando se lo observa a

simple vista al microscopio y aun al ultramicroscopio

Si analizamos las propiedades intensivas de la muestra de agua pura (punto de ebullicioacuten

de fusioacuten densidad) Veremos que ella permanece constante para cualquier porcioacuten de

agua que se considere igualmente en el cloruro de sodio (sal)

Sistemas Heterogeacuteneos

Son aquellos que presentan distintas propiedades intensivas en por lo menos 2 de sus

puntos Si analizamos un sistema constituido por agua y nafta comprobaremos que no

posee homogeneidad ya que puede discriminarse a simple vista entre la zona ocupada por

un liacutequido y la que ocupa el otro Esta disposicioacuten demuestra que las densidades son

distintas

Sistema Inhomogeacuteneo Es aquel cuyas propiedades intensivas variacutean en forma gradual y

continua Puntos proacuteximos en estos sistemas tienen propiedades semejantes pero si se

analizan porciones muy separadas unas de otras se exhiben propiedades diferentes Ej

atmoacutesfera terrestre

FASE es cada uno de los sistemas homogeacuteneos que componen un sistema heterogeacuteneo

Las fases estaacuten separadas unas de otras en los sistemas heterogeacuteneos por superficies

llamadas interfases Los sistemas inhomogeacuteneos no presentan interfases bien

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determinadas Las fases pueden presentar cualquiera de los 3 estados fiacutesicos y estaacuten

separadas entre siacute por superficies netas y definidas

SEPARACIOacuteN DE FASES en la naturaleza los sistemas homogeacuteneos suelen formar parte

de sistemas heterogeacuteneos cuyas fases es necesario separar Para ello se emplean diversos

meacutetodos cuyas caracteriacutesticas dependen del estado fiacutesico que presentan fases

Solubilizacioacuten Permite separar un soacutelido soluble de otro insoluble Ej Arena y sal Si se

antildeade agua al sistema la sal se disuelve complementando con filtracioacuten y evaporacioacuten

Tamizacioacuten meacutetodo de separacioacuten se emplea cuando el sistema heterogeacuteneo estaacute

formado por fases soacutelidas cuyas partiacuteculas son de diferente tamantildeo Ej para separar la

arena del canto rodado se utiliza un tamiz o malla metaacutelica Las partiacuteculas de mayor tamantildeo

quedan sobre el tamiz y las maacutes pequentildeas la atraviesan

Levigacioacuten se separan sistemas heterogeacuteneos formados por fases soacutelidas de distinta

densidad Ej para separar el oro de las arenas auriacuteferas se hace pasar sobre el sistema

una corriente de agua que arrastra el componente maacutes liviano (arena) y deja el maacutes pesado

(oro)

Flotacioacuten se separan sistemas heterogeacuteneos en reposo formado por soacutelidos de distinta

densidad tales como arena y partiacuteculas de corcho Si se sumerge el sistema en un liacutequido

de densidad intermedia ej agua la fase maacutes liviana flota y la pesada se deposita en el

fondo del recipiente

Filtracioacuten separa una fase soacutelida dispersa en un medio liacutequido tal como talco en agua El

material filtrante es papel de filtro tambieacuten se utiliza arena carboacuten en polvo amianto

algodoacuten

Decantacioacuten separa las fases de un sistema heterogeacuteneo formado por liacutequidos no

miscibles (no solubles entre siacute) de distinta densidad ej agua y nafta Si se deja el sistema

en reposo por diferencia de densidad se separan ambas fases la nafta sobrenada y el

agua se deposita en el fondo En los laboratorios se emplean recipientes especiales

denominados ampollas o embudos de decantacioacuten Cuando se abre la llave el liacutequido que

ocupa la posicioacuten inferior circula hacia abajo y ambas raciones se separan La decantacioacuten

se emplea tambieacuten para separar una fase soacutelida dispersa en un liacutequido tal como arena en

agua por diferencia de densidad la arena se deposita en el fondo luego se inclina el

recipiente eliminando el agua

Centrifugacioacuten se emplea para acelerar el proceso de decantacioacuten sometiendo el

sistema a una rotacioacuten La fuerza centriacutefuga que actuacutea sobre las fases permite la separacioacuten

de las mismas con mayor rapidez

Dilucioacuten se aplica cuando una de las fases es soluble en un determinado solvente

mientras la otra no lo es Un sistema formado por arena y sal puede ser separado

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introducieacutendolo en un recipiente que contiene agua luego de agitar el sistema para permitir

la disolucioacuten de la sal se lo somete a filtracioacuten separaacutendose asiacute la arena del agua salada A

su vez se separa el agua de la sal por evaporacioacuten del disolvente

Sublimacioacuten permite separar aquellas fases capaces de sublimar asiacute ocurre en el caso

de un sistema constituido por yodo y arena El yodo sublima por efecto del calor y se

convierte en vapor adoptando luego nuevamente el estado soacutelido al tomar contacto con una

superficie friacutea

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS

a) SUSTANCIAS PURAS son sistemas homogeacuteneos que estaacuten formados por una sola

sustancia Poseen propiedades especiacuteficas o intensivas o constantes Resisten

procedimientos mecaacutenicos y fiacutesicos de anaacutelisis

b) SOLUCIONES son tambieacuten sistemas homogeacuteneos pero se hallan formadas por maacutes de

una sustancia por lo que pueden separarse en fracciones (sal-agua) por medios fiacutesicos

Ej destilacioacuten

A estos procedimientos por los cuales puede separarse un sistema homogeacuteneo en dos o

maacutes fracciones se denominan ldquoMeacutetodos de Fraccionamientordquo

FRACCIONAMIENTO DE AGUNOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS (SOLUCIONES)

Destilacioacuten simple se emplea para separar un liacutequido de las sales disueltas en eacutel Asiacute es

posible obtener agua pura a partir de agua de mar Si la solucioacuten es llevada a una

temperatura adecuada el agua se vaporiza separaacutendose de la sal disuelta en ella Al

condensar el vapor de agua obtenemos nuevamente agua en estado liacutequido

Destilacioacuten fraccionada se emplea para separar liacutequidos volaacutetiles que tengan puntos de

ebullicioacuten diferentes En la praacutectica se utilizan dispositivos llamados columnas rectificadoras

o deflagmadores permiten una separacioacuten definida de los liacutequidos

Cristalizacioacuten empleado para obtener un soacutelido disuelto en un liacutequido siempre que aquel

tenga la propiedad de cristalizar Por evaporacioacuten del disolvente se separa el soacutelido

cristalino Es posible obtener sal a partir del agua salada dejando simplemente que el agua

se evapore

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Cromatografiacutea en papel esta teacutecnica se basa en el principio por el cual varios solutos en

contacto con dos disolventes no miscibles entre siacute se reparten entre ellos Esta distribucioacuten

se realizaraacute de acuerdo con la solubilidad de cada uno de los solutos en cada disolvente

SOLUCIONES sistemas dispersos Homogeacuteneos 1 FASE

DISPERSIONES sistemas dispersos Heterogeacuteneos VARIAS FASES

En estos sistemas dispersos se distinguen dos medios

a) El medio externo o fase dispersante

b) El medio interno o fase dispersa

FASE DISPERSANTE O EXTERNA FASE DISPERSA O INTERNA

Tinta China AGUA NEGRO DE HUMO

Niebla AIRE AGUA

Agua azucarada 1 sola fase AGUA AZUCAR

CARACTERES DE LOS SISTEMAS DISPERSOS O MEZCLAS

a) Los componentes de las mezclas conservan sus propiedades

b) Intervienen en proporciones variadas

c) En ellos hay diferentes clases de moleacuteculas

d) Cuando son homogeacuteneos se pueden fraccionar

e) Cuando son heterogeacuteneos se pueden separar en fases

CASOS POSIBLES DE SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten sea el estado fiacutesico del dispersante (Solvente) y el Disperso (soluto) existen casos

posibles de mezclas o sistemas dispersos

Dispersante

(Solvente)

MEZCLAS EJEMPLOS

GASEOSO

GAS EN GAS AIRE

LIQUIDO EN GAS NIEBLA

SOacuteLIDO EN GAS HUMO

LIQUIDOS

GAS EN LIacuteQUIDO OXIGENO EN AGUA

LIQUIDO EN LIQUIDO ACEITE EN AGUA

SOacuteLIDO EN LIQUIDO SAL EN AGUA

SOacuteLIDOS

GAS EN SOacuteLIDO HIELO CON AIRE

LIQUIDO EN SOacuteLIDO AZUCAR HUMEDA

SOacuteLIDO EN SOacuteLIDO ARENA Y AZUFRE EN

POLVO

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CLASIFICACIOacuteN DE LOS SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten el grado de divisioacuten de las partiacuteculas dispersas los sistemas dispersos se clasifican

en

1) Dispersiones Macroscoacutepicas o Groseras sistema heterogeacuteneo mayor a 500000

Amstrong (50 μm) Ejemplo agua-arena

2) Dispersiones finas sistemas heterogeacuteneos visibles al microscopio Menores a 500000

Amstrong (50 μm) y mayores a 10 3 Amstrong (01 μm)

Toman distintos nombres seguacuten el estado fiacutesico de los medios dispersos o dispersantes

a) Emulsiones ambos medios liacutequidos (leche Crema + Suero)

b) Suspensiones medio dispersante liacutequido y disperso soacutelido (Tinta China)

3) Dispersiones o sistemas coloidales marcan el liacutemite entre ambos sistemas Homogeacuteneo y

Heterogeacuteneo visibles al ultramicroscopio entre 01 μm y 0001μm

4) Soluciones verdaderas las partiacuteculas dispersas son moleacuteculas o iones menores a 0001

μm Sistemas homogeacuteneos sal en agua azuacutecar en agua

ENERGIA Es la capacidad que tienen los cuerpos para generar trabajo La Energiacutea puede

manifestarse de diferentes maneras en forma de movimiento (cineacutetica) de posicioacuten

(potencial) de calor de electricidad de radiaciones electromagneacuteticas etc Seguacuten sea el

proceso En nuestra asignatura nos interesa la Energiacutea quiacutemica es la que se produce en

las reacciones quiacutemicas Una pila o una bateriacutea poseen este tipo de energiacutea como tambieacuten

la que posee el carboacuten y que se manifiesta al quemarlo

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Representacioacuten de los tipos de energiacutea

TEMPERATURA Es una medida de la cantidad de calor de los cuerpos Para medirla se

utilizan termoacutemetros El desarrollo de teacutecnicas para la medicioacuten de la temperatura ha pasado

por un largo proceso histoacuterico ya que es necesario darle un valor numeacuterico a una idea

intuitiva como es el friacuteo o el calor Los termoacutemetros pueden ser calibrados de acuerdo a una

multitud de escalas que dan lugar a unidades de medicioacuten de la temperatura En el Sistema

Internacional de Unidades la unidad de temperatura es el kelvin (K) y la escala

correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta que asocia el valor laquocero kelvinraquo (0

K) al laquocero absolutoraquo y se graduacutea con un tamantildeo de grado igual al del grado Celsius Sin

embargo fuera del aacutembito cientiacutefico el uso de otras escalas de temperatura es comuacuten La

escala maacutes extendida es la escala Celsius llamada laquocentiacutegradaraquo y en mucha menor

medida y praacutecticamente solo en los Estados Unidos la escala Fahrenheit Unidades de

medidas en el caso de la escala Centiacutegrado la unidad de medida corresponde a 1100 entre

el punto triple del agua y la temperatura de ebullicioacuten del agua a 1 atmoacutesfera de presioacuten

Para la escala Fahrenheit su unidad de medida se define como 59 de 1ordmC Antiguamente el

100ordmF correspondiacutea a la temperatura media del cuerpo humano (reflejo de la formacioacuten

meacutedica de su creador) Asiacute alguien tiene fiebre cuando estaacute sobre 100ordmF

En lo recieacuten visto se constata que la escala Fahrenheit tiene puntos de referencia poco

precisos a diferencia de la escala Centiacutegrada Esto hace que actualmente la

escala Fahrenheit tenga su referencia real en la Centiacutegrada

Para pasar de grados Centiacutegrado a grados Fahrenheit usar la siguiente conversioacuten

ordmF = 95ordmC + 32ordmC

Para pasar de grados Fahrenheit a grados Centiacutegrado usar la siguiente conversioacuten

ordmC = (ordmF - 32ordm) x 59

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UNIDAD Ndeg II ESTRUCTURA ATOacuteMICA

Estructura atoacutemica generalidades Partiacuteculas atoacutemicas y subatoacutemicas Modelos Atoacutemicos

Nuacutemero maacutesico y nuacutemero atoacutemico Isoacutetopos e isoacutebaros

Modelos atoacutemicos modernos Nuacutemeros cuaacutenticos Orbitales Regla de construccioacuten atoacutemica

llenado de orbitales Principio de exclusioacuten de Pauling Regla de Hund Tabla perioacutedica

moderna Periacuteodos grupos y subgrupos caracteriacutesticas Tipo de enlace enlace ioacutenico y

covalente

ATOMO Y MOLEacuteCULA

EVOLUCIOacuteN DEL MODELO ATOacuteMICO

1) El primer modelo atoacutemico en 1898 Thompson lo propuso describiendo al aacutetomo como

una esfera con caga positiva en la que estaban incrustadas unas pocas partiacuteculas con carga

negativas llamadas electrones

2) Aacutetomo de Rutherford en 1911 descubrioacute que

a) el aacutetomo estaacute formado por un nuacutecleo central cargado positivamente rodeado de

electrones que giran (siacutemil sistema planetario) alrededor

b) El nuacutecleo concentra casi toda la masa del aacutetomo

c) La masa de las cargas positivas (protones) es aproximadamente igual a la mitad de la

masa del aacutetomo

3) Niveles Espectroscoacutepicos modelo de Borh

Descubrioacute que los electrones de un aacutetomo soacutelo pueden tener determinados valores de

energiacutea Propuso que la energiacutea de un electroacuten estaba relacionada con la distancia de su

orbital al nuacutecleo Por lo tanto los electrones soacutelo giraban en torno al nuacutecleo a determinadas

distancias en oacuterbitas cuantizadas que correspondiacutean a energiacuteas permitidas

Conclusiones

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a) Los electrones pueden girar en oacuterbitas determinadas sin perder energiacutea

b) Estos niveles permitidos o definidos de energiacutea Los electrones no absorben ni emiten

energiacutea Por ello se los denomina niveles estacionarios

c) Cuando el electroacuten gira en la oacuterbita maacutes cercana al nuacutecleo el aacutetomo se encuentra en su

estado maacutes estable ldquoNormalrdquo de energiacutea miacutenima Si el aacutetomo recibe un impulso energeacutetico

externo (luz calor electricidad) el electroacuten puede saltar a otra oacuterbita maacutes alejada es decir

de mayor energiacutea el aacutetomo que contiene el electroacuten en uno de estos estados recibe el

nombre de ldquoAacutetomo Excitadordquo es decir que el aacutetomo absorbe energiacutea cuando el electroacuten

ldquoSaltardquo hacia un nivel maacutes alejado del nuacutecleo y absorbe cuando lo hace hacia eacutel

d) La diferencia de energiacutea al pasar el electroacuten de uno a otro nivel es proporcional a la

radiacioacuten emitida o absorbida multiplicada por una constante ldquohrdquo es decir

E2 ndash E1 = hv o bien E2 ndash E1 = constante h

v

Aacutetomo de SHODINGER 1926 seguacuten el modelo propuesto los electrones no giran en torno

al nuacutecleo sino que se comportan maacutes bien como ondas que se desplazan alrededor del

nuacutecleo a determinada distancia y con determinadas energiacuteas Este modelo resulta ser el

maacutes exacto los fiacutesicos emplean ecuaciones que describen la onda electroacutenica para hallar la

regioacuten del espacio en la que resulta maacutes probable que se encuentre el electroacuten

CONCEPTO DE ORBITAL ATOacuteMICO Seguacuten el principio de indeterminacioacuten debido a la

enorme velocidad del electroacuten soacutelo es posible calcular ldquola probabilidad de hallarlo en una

zona alrededor del nuacutecleo del aacutetomordquo De acuerdo con este razonamiento el electroacuten se

mueve alrededor del nuacutecleo de manera tal que produce una ldquoNube electroacutenicardquo de carga

negativa cuya densidad indica donde es mayor la probabilidad de ubicarlo Aparece asiacute un

nuevo concepto el de orbital atoacutemico que es la regioacuten del espacio alrededor del nuacutecleo

donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten entonces no ocupa una

oacuterbita sino un orbital

El avance en el conocimiento ha dado lugar al modelo atoacutemico actual propuesto por la

Mecaacutenica Cuaacutentica (modelo de Schroumldinger)

El modelo de Bohr es un modelo unidimensional que utiliza un nuacutemero (n) para describir la

distribucioacuten de electrones en el aacutetomo El modelo de Schroumldinger permite que el electroacuten

ocupe un espacio tridimensional Por lo tanto requiere tres nuacutemeros conocidos como

nuacutemeros cuaacutenticos para describir los orbitales en los que se puede encontrar al electroacuten

El nuacutemero cuaacutentico principal ldquonrdquo describe el tamantildeo del orbital por ejemplo los

orbitales para los cuales n = 2 son maacutes grandes que aquellos para los cuales n = 1

Puede tomar cualquier valor entero empezando desde 1

n = 1 2 3 4 etc

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15

El nuacutemero cuaacutentico del momento angular orbital ldquolrdquo describe la forma del orbital

atoacutemico Puede tomar todos los valores naturales desde 0 hasta n-1 (siendo n el valor del

nuacutemero cuaacutentico principal) Por ejemplo si n = 5 los valores del son

I = 0 1 2 3 4

Se designa a los orbitales atoacutemicos en funcioacuten del valor del nuacutemero cuaacutentico secundario l

como

l = 0 orbital s (sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

El nuacutemero cuaacutentico magneacutetico ldquomrdquo determina la orientacioacuten espacial del orbital Se

denomina magneacutetico porque esta orientacioacuten espacial se acostumbra a definir en relacioacuten a

un campo magneacutetico externo Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l Por ejemplo si

l = 2 los valores posibles para m son

m = -2 -1 0 1 2

El nuacutemero cuaacutentico de espiacuten ldquosrdquo soacutelo puede tomar dos valores +12 y -12 Indican el

sentido de la rotacioacuten del electroacuten sobre su eje como las ajugas del reloj o en sentido

contrario

Capas y Subcapas principales

Todos los orbitales con el mismo valor del nuacutemero cuaacutentico principal n se encuentran en la

misma capa electroacutenica principal o nivel principal y todos los orbitales con los mismos

valores de n y ml estaacuten en la misma subcapa o subnivel

El nuacutemero de subcapas en una capa principal es igual al nuacutemero cuaacutentico principal esto es

hay una subcapa en la capa principal con n = 1 dos subcapas en la capa 37 principal con n

= 2 y asiacute sucesivamente El nombre dado a una subcapa independientemente de la capa

principal en la que se encuentre estaacute determinado por el nuacutemero cuaacutentico l de manera que

como se ha indicado anteriormente ml=0 (subcapa s) ml=1 (subcapa p) ml=2 (subcapa d)

y m = 3 (subcapa f)

El nuacutemero de orbitales en una subcapa es igual al nuacutemero de valores permitidos de m para

un valor particular de m por lo que el nuacutemero de orbitales en una subcapa es 2m + 1 Los

nombres de los orbitales son los mismos que los de las subcapas en las que aparecen

Orbitales s Orbitales p Orbitales d Orbitales f

l = 0 l = 1 l = 2 l = 3

m = 0 m = -1 0 1 m = -2 -1 0 1 2 m = -3 -2 -1 0 1 2 3

Un orbital s en una subcapa s

Tres orbitales p en una subcapa p

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Cinco orbitales d en una subcapa d

Siete orbitales f en una subcapa f

Forma y tamantildeos de los orbitales

Los orbitales s (m = 0) tienen forma esfeacuterica El tamantildeo de este orbital depende del valor del

nuacutemero cuaacutentico principal un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital

2s

Los orbitales p (m = 1) estaacuten formados por dos loacutebulos ideacutenticos que se proyectan a lo largo

de un eje La zona de unioacuten de ambos loacutebulos coincide con el nuacutecleo atoacutemico Hay tres

orbitales p (m =-1 m = 0 y m = +1) de ideacutentica forma que difieren soacutelo en su orientacioacuten a lo

largo de los ejes x y o z

Los orbitales d (m = 2) tambieacuten estaacuten formados por loacutebulos Hay cinco tipos de orbitales d

(que corresponden a m = -2 -1 0 1 2)

Los orbitales f (m = 3) tambieacuten tienen un aspecto multilobular Existen siete tipos de orbitales

f (que corresponden a m = -3 -2 -1 0 +1 +2 +3)

A continuacioacuten utilizaremos los nuacutemeros cuaacutenticos para describir la estructura electroacutenica

del aacutetomo de hidroacutegeno

El uacutenico electroacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno se encuentra en el nivel de energiacutea maacutes bajo es

decir n = 1 y dado que la primera capa principal contiene soacutelo un orbital s el nuacutemero

cuaacutentico orbital es m = 0 El uacutenico valor posible para el nuacutemero cuaacutentico magneacutetico es m = 0

Cualquiera de los dos estados de spin son posibles para el electroacuten

ORBITALES S

ORBITALES P

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AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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20

de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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23

ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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39

Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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POZAS REQUEJO F DIAZ LLORENTE V M ldquoExperimentacioacuten en Quiacutemica

Generalrdquo Thomson Editores Madrid 2006 ISBN 84 ndash 9732 ndash 425 ndash 0

MASTERTON W L SLOWINSKI E J y STANTSKI C L ldquoQuiacutemica General

Superiorrdquo Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1993

WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998 (5ordm

Edicioacuten)

Page 2: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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A TRAVES DEL PLANTEL DE DOCENTES DEL AREA DE QUIMICA SE DA LA

BIENVENIDA A LOS CURSANTES CON EL DESEO FIRME DE QUE LOS MISMOS

PUEDAN SENTIRSE COMODOS EN NUESTRA CASA DE ESTUDIOS CON LA

NECESIDAD IMPERIOSA QUE ALCANCEN UN NIVEL ACORDE AL SISTEMA

UNIVERSITARIO QUE PERMITA EL ENTENDIMIENTO Y FORME ALUMNOS CON

AUTONOMIA EN SUS ESTUDIOS QUE SEA PRODUCTO DE LA EXCELENCIA

DOCENTE Y DEL APOYO INSTRUCTIVO DE LA ASIGNATURA

Coordinacioacuten Bioq Leticia Coacuterdoba Dra Cecilia Salcedo

Docentes

AHUMADA EDGAR

BLAMEY SARA

BRIZUELA DE MORAL MARTIN

CARRIZO DANIELA

CLERICI MARCOR SILVANA

DE LA ROSA PATRICIA

FEDELI CINTHIA

JIMENEZ LORENA

LARCHER BERTA

LUNA AGUIRRE LILIA

LUNA CELIA

MEDINA RITA

MOLINA SOL

MOYANO PATRICIA

MELO GONZALEZ MARIA GABRIELA

NIETO SONIA

NOTARFRANCESCO MARIO

PICCCOLO NORMA

PORCU ESTELA

ROLDAN LUIS

ZELARAYAN FROGEL EUGENIA

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UNIDAD Ndeg I INTRODUCCIOacuteN AL ESTUDIO DE LA QUIacuteMICA

Quiacutemica Concepto y clasificacioacuten

Materia propiedades intensivas y extensivas Estado de agregacioacuten de la materia

Fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos Cambios de estado Cuerpo y sustancia propiedades y

clasificacioacuten Moleacutecula y aacutetomo Energiacutea masa y peso (diferencias)

Sistemas materiales abiertos cerrados y aislados Clasificacioacuten homogeacuteneos y

heterogeacuteneos Sistemas dispersos y sistemas coloidales Unidades de medida

Temperatura definicioacuten y escalas

QUIacuteMICA CONCEPTO Y CLASIFICACIOacuteN

La Quiacutemica estudia la materia su estructura molecular y atoacutemica sus propiedades y

reacciones y las leyes que rigen estas reacciones

En Quiacutemica se elaboran modelos como analogiacutea de la realidad porque no se puede

ver las sustancias microscoacutepicas

La quiacutemica utiliza principalmente los meacutetodos de Observacioacuten y Experimentacioacuten Es

por ello que a la quiacutemica se la considera una ciencia experimental

MATERIA es todo lo que posee masa y ocupa un lugar en el espacio

CUERPO es una porcioacuten limitada de materia

SUSTANCIA cada una de las clases particulares de materia es una sustancia

Son sustancias el azufre el azuacutecar el algodoacuten el alcohol Las caracteriacutesticas especiales

que muestran y distinguen a cada una de ellas son las propiedades de esa sustancia Es lo

que posee en comuacuten toda materia que tiene iguales propiedades intensivas especiacuteficas o

constantes fiacutesicas

PESO DE LOS CUERPOS es la fuerza con que el cuerpo es atraiacutedo hacia el centro de la

tierra

El peso de los cuerpos aumenta desde el Ecuador al Polo

El peso disminuye a medida que el cuerpo se aleja de la tierra Hasta llegar a

anularse (zona gravitacional)

MASA DE LOS CUERPOS si sobre un cuerpo se ejerce una fuerza el cuerpo adquiere una

aceleracioacuten El cociente entre la fuerza que actuacutea sobre el cuerpo y la aceleracioacuten que eacuteste

adquiere es una constante (en cualquier latitud y lugar) denominada masa del cuerpo

119898 =119865

119886= 119896 (119888119900119899119904119905119886119899119905119890) 119897119906119890119892119900 119886 =

119865

119898

La masa es invariable independientemente del lugar de la tierra donde se la mida

119898 =119875

119892 119875 = 119898 times 119892

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FENOacuteMENO es todo cambio que en sus propiedades en su estructura o en sus relaciones

presentan las sustancias o los cuerpos Clasificacioacuten de los Fenoacutemenos

1) Fenoacutemeno Fiacutesico

a) Se puede repetir con la sustancia inicial

b) El cambio que experimenta la sustancia no es permanente pues no afecta a su

composicioacuten molecular

c) Ej calentar hierro y luego dejar enfriar Posteriormente puede volverse a calentar y

enfriar Transformacioacuten aguandashhielo hielo-agua

2) Fenoacutemeno Quiacutemico

a) No se puede repetir con la misma sustancia inicial

b) El cambio que experimenta la sustancia es permanente pues se afecta su estructura

molecular

c) Ej combustioacuten del papel

PROPIEDADES DE LA MATERIA una propiedad de la materia es una cualidad que puede

ser apreciada por nuestros sentidos (caracteres organoleacutepticos) o determinada por

mediciones (constantes fiacutesicas o especiacuteficas)

1 CARACTERES ORGANOLEPTICOS color textura olor permiten diferenciar o

identificar

2 CONSTANTES FIacuteSICAS O ESPECIacuteFICAS

a) PROPIEDADES FIacuteSICAS punto de fusioacuten punto de ebullicioacuten densidad calor

especiacutefico

b) PROPIEDADES QUIacuteMICAS son aquellas que se manifiestan en las sustancias cuando

se ponen en contacto con otra sustancia oxidacioacuten reaccioacuten frente al aacutecido

Propiedades Extensivas dependen de la cantidad de materia que constituye el sistema

ejemplo masa volumen

Propiedades Intensivas no dependen de la cantidad de materia que constituye el

sistema Por ejemplo punto de ebullicioacuten

TEORIacuteA CINEacuteTICO MOLECULAR Teoriacutea cineacutetica de la materia (Maxwell Clasius)

Seguacuten esta teoriacutea las moleacuteculas de las sustancias se hallan en agitacioacuten al existir entre

ellas fuerzas de atraccioacuten que tienden a mantenerlas unidas en contra de las de repulsioacuten

originadas por su energiacutea cineacutetica

Las fuerzas de atraccioacuten que son deacutebiles cuando las moleacuteculas estaacuten alejadas e intensas

cuando se aproximan se denominan ldquoFUERZAS DE VAN DER WAALSrdquo

ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA de la diferente intensidad de las fuerzas de

atraccioacuten y de repulsioacuten molecular dependen 3 estados fiacutesicos caracteriacutesticos de la materia

que se detallan a continuacioacuten

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ESTADO SOacuteLIDO ESTADO LIQUIDO ESTADO GASEOSO

Poseen forma propia No tienen forma

propia pero siacute

volumen propio

No tienen forma ni volumen propio

Sus moleacuteculas se hallan en

estado de ordenacioacuten

regular

Sus moleacuteculas no se

hallan en estado de

ordenacioacuten regular

Moleacuteculas con mucha movilidad

necesitando espacios grandes con

respecto a su propio volumen

Poseen Fuerza expansiva

El estado soacutelido verdadero

se halla asociado a una

forma cristalina definida

Tiene superficie

plana y horizontal

No tiene superficie libre

No son compresibles y su

volumen cambia poco con

la presioacuten

Se comprimen con

dificultad

Son faacutecilmente compresibles

Entre sus moleacuteculas

predominan las fuerzas de

atraccioacuten fuerzas de Van

der Waals

Las fuerzas de

repulsioacuten y de

atraccioacuten se hallan

en equilibrio

Predominan entre sus moleacuteculas las

fuerzas de repulsioacuten

Las fuerzas de Van der Waals son

despreciables

FUSION pasaje del estado soacutelido al liacutequido producido por accioacuten del calor A una

determinada temperatura se denomina ldquoPunto de Fusioacutenrdquo Las fuerzas de atraccioacuten

disminuyen y el cuerpo pasa al estado liacutequido Ej hielo azufre plomo hierro etc

LEYES DE FUSIOacuteN

1) Cada sustancia pura tiene una temperatura de fusioacuten propia

2) Mientras dura la fusioacuten de una sustancia pura la temperatura permanece constante

3) La temperatura de fusioacuten depende de la presioacuten exterior

SOLIDIFICACIOacuteN pasaje del estado liacutequido al soacutelido producido por disminucioacuten de la

temperatura Ej Agua (friacuteo) rarr Hielo

El agua se congela a la temperatura de 0degC si la presioacuten exterior es normal

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El hielo funde en iguales condiciones a la temperatura de 0degC

Esto nos indica que 0degC es la temperatura de equilibrio para el sistema HIELO-AGUA

Si al sistema se le proporciona calor el hielo se fundiraacute

Si en cambio se le quita calor el agua se solidificaraacute

VAPORIZACIOacuteN se engloban bajo este nombre los fenoacutemenos de evaporacioacuten y ebullicioacuten

EVAPORACIOacuteN si las moleacuteculas de un liacutequido aumentan su energiacutea interna las maacutes

proacuteximas a la superficie (que ademaacutes tienen fuerzas de atraccioacuten de menor intensidad que

las que se hallan maacutes abajo) abandonan el estado liacutequido y pasan al estado gaseoso

Las moleacuteculas que escapan llevan mucha energiacutea interna y le restan a la que posee la

masa liacutequida por eso la temperatura del liacutequido disminuye mientras se produce la

evaporacioacuten La evaporacioacuten es el pasaje del estado liacutequido al estado de vapor o de gas que

se verifica en la superficie del liacutequido La rapidez con que se efectuacutea la evaporacioacuten

depende de varios factores La naturaleza del liacutequido los que evaporan raacutepidamente se

denominan volaacutetiles (sulfuro de carbono y cloroformo) Los no volaacutetiles lo hacen con lentitud

Ej Agua mercurio La superficie expuesta cuanto mayor la superficie mayor velocidad de

evaporacioacuten La presioacuten exterior la velocidad de evaporacioacuten es proporcional a la diferencia

entre la presioacuten del vapor del liacutequido y la presioacuten del vapor en la atmoacutesfera (por esta razoacuten la

ropa huacutemeda tarda en secar los diacuteas de mucha humedad porque la diferencia es casi nula)

La circulacioacuten de una corriente de aire sobre el liacutequido las telas mojadas secan maacutes

raacutepidamente con el viento

EBULLICIOacuteN si a un liacutequido se le suministra calor muchas de sus moleacuteculas adquieren

energiacutea interna suficiente como para pasar a la fase gaseosa El pasaje del vapor se

produce en varios puntos de la masa del liacutequido incluida la superficie Estas porciones

gaseosas ascienden a la superficie formando burbujas ldquoel liacutequido entra en Ebullicioacutenrdquo

Ebullicioacuten es el pasaje del estado liacutequido al gaseoso que se cumple en el seno y en la

superficie del liacutequido Cada liacutequido tiene una temperatura de ebullicioacuten que le es propia y lo

caracteriza (constante fiacutesica) Mientras dura la ebullicioacuten de un liacutequido la temperatura de sus

vapores permanece constante La presioacuten que soporta el liacutequido modifica su temperatura de

ebullicioacuten Si la presioacuten que soporta un liacutequido que se ejerce sobre una masa de agua es

menor de 1 atm (76 cm de mercurio) la ebullicioacuten se produce a menos de 100degC Si la

presioacuten es mayor tambieacuten aumenta la temperatura a la que el liacutequido ebulle

VAPORES Y GASES Los vapores como el agua por efecto de enfriamiento o compresioacuten

pasan al estado liacutequido ldquose condensanrdquo Los gases como el CO2 para pasar al estado

liacutequido deben enfriarse hasta cierta temperatura y luego comprimirse entonces ldquoLICUANrdquo

TEMPERATURA CRIacuteTICA es aquella que por encima de la cual no es posible licuar a

ninguacuten gas ldquocualquiera sea la presioacutenrdquo

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VOLATILIZACION Y SUBLIMACION El pasaje del estado soacutelido al gaseoso sin pasar por el

estado liacutequido se denomina volatilizacioacuten El pasaje del estado gaseoso al soacutelido sin pasar

por el estado liacutequido se denomina sublimacioacuten Ejemplos naftalina yodo aacutecido benzoico Si

un soacutelido volatiliza sus vapores pueden sublimar

La materia existe en diferentes fases o estados Modificando la temperatura y la presioacuten de

una porcioacuten de materia eacutesta puede pasar de uno de sus estados (soacutelido liacutequido o gaseoso)

a otro se trata de una transicioacuten de fase o cambio de estado

SISTEMAS MATERIALES toda porcioacuten del universo que se aiacutesla real o imaginariamente

para su estudio Es un cuerpo o un conjunto de cuerpo o de partes de un cuerpo o una

porcioacuten de universo que aislamos convenientemente para someterlo a estudio

ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LOS SISTEMAS (CLASIFICACION)

Sistemas Homogeacuteneos

Son aquellos que en todos los puntos de su masa poseen las mismas propiedades

intensivas

Diluyendo sal en agua (solucioacuten) y determinando luego las propiedades intensivas de varias

porciones diferentes extraiacutedas de la solucioacuten se podraacute comprobar que las propiedades

intensivas de todas las porciones son iguales ldquoSe considera que el sistema agua salada es

un sistema homogeacuteneo

Todo sistema homogeacuteneo se caracteriza por presentar continuidad cuando se lo observa a

simple vista al microscopio y aun al ultramicroscopio

Si analizamos las propiedades intensivas de la muestra de agua pura (punto de ebullicioacuten

de fusioacuten densidad) Veremos que ella permanece constante para cualquier porcioacuten de

agua que se considere igualmente en el cloruro de sodio (sal)

Sistemas Heterogeacuteneos

Son aquellos que presentan distintas propiedades intensivas en por lo menos 2 de sus

puntos Si analizamos un sistema constituido por agua y nafta comprobaremos que no

posee homogeneidad ya que puede discriminarse a simple vista entre la zona ocupada por

un liacutequido y la que ocupa el otro Esta disposicioacuten demuestra que las densidades son

distintas

Sistema Inhomogeacuteneo Es aquel cuyas propiedades intensivas variacutean en forma gradual y

continua Puntos proacuteximos en estos sistemas tienen propiedades semejantes pero si se

analizan porciones muy separadas unas de otras se exhiben propiedades diferentes Ej

atmoacutesfera terrestre

FASE es cada uno de los sistemas homogeacuteneos que componen un sistema heterogeacuteneo

Las fases estaacuten separadas unas de otras en los sistemas heterogeacuteneos por superficies

llamadas interfases Los sistemas inhomogeacuteneos no presentan interfases bien

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determinadas Las fases pueden presentar cualquiera de los 3 estados fiacutesicos y estaacuten

separadas entre siacute por superficies netas y definidas

SEPARACIOacuteN DE FASES en la naturaleza los sistemas homogeacuteneos suelen formar parte

de sistemas heterogeacuteneos cuyas fases es necesario separar Para ello se emplean diversos

meacutetodos cuyas caracteriacutesticas dependen del estado fiacutesico que presentan fases

Solubilizacioacuten Permite separar un soacutelido soluble de otro insoluble Ej Arena y sal Si se

antildeade agua al sistema la sal se disuelve complementando con filtracioacuten y evaporacioacuten

Tamizacioacuten meacutetodo de separacioacuten se emplea cuando el sistema heterogeacuteneo estaacute

formado por fases soacutelidas cuyas partiacuteculas son de diferente tamantildeo Ej para separar la

arena del canto rodado se utiliza un tamiz o malla metaacutelica Las partiacuteculas de mayor tamantildeo

quedan sobre el tamiz y las maacutes pequentildeas la atraviesan

Levigacioacuten se separan sistemas heterogeacuteneos formados por fases soacutelidas de distinta

densidad Ej para separar el oro de las arenas auriacuteferas se hace pasar sobre el sistema

una corriente de agua que arrastra el componente maacutes liviano (arena) y deja el maacutes pesado

(oro)

Flotacioacuten se separan sistemas heterogeacuteneos en reposo formado por soacutelidos de distinta

densidad tales como arena y partiacuteculas de corcho Si se sumerge el sistema en un liacutequido

de densidad intermedia ej agua la fase maacutes liviana flota y la pesada se deposita en el

fondo del recipiente

Filtracioacuten separa una fase soacutelida dispersa en un medio liacutequido tal como talco en agua El

material filtrante es papel de filtro tambieacuten se utiliza arena carboacuten en polvo amianto

algodoacuten

Decantacioacuten separa las fases de un sistema heterogeacuteneo formado por liacutequidos no

miscibles (no solubles entre siacute) de distinta densidad ej agua y nafta Si se deja el sistema

en reposo por diferencia de densidad se separan ambas fases la nafta sobrenada y el

agua se deposita en el fondo En los laboratorios se emplean recipientes especiales

denominados ampollas o embudos de decantacioacuten Cuando se abre la llave el liacutequido que

ocupa la posicioacuten inferior circula hacia abajo y ambas raciones se separan La decantacioacuten

se emplea tambieacuten para separar una fase soacutelida dispersa en un liacutequido tal como arena en

agua por diferencia de densidad la arena se deposita en el fondo luego se inclina el

recipiente eliminando el agua

Centrifugacioacuten se emplea para acelerar el proceso de decantacioacuten sometiendo el

sistema a una rotacioacuten La fuerza centriacutefuga que actuacutea sobre las fases permite la separacioacuten

de las mismas con mayor rapidez

Dilucioacuten se aplica cuando una de las fases es soluble en un determinado solvente

mientras la otra no lo es Un sistema formado por arena y sal puede ser separado

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introducieacutendolo en un recipiente que contiene agua luego de agitar el sistema para permitir

la disolucioacuten de la sal se lo somete a filtracioacuten separaacutendose asiacute la arena del agua salada A

su vez se separa el agua de la sal por evaporacioacuten del disolvente

Sublimacioacuten permite separar aquellas fases capaces de sublimar asiacute ocurre en el caso

de un sistema constituido por yodo y arena El yodo sublima por efecto del calor y se

convierte en vapor adoptando luego nuevamente el estado soacutelido al tomar contacto con una

superficie friacutea

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS

a) SUSTANCIAS PURAS son sistemas homogeacuteneos que estaacuten formados por una sola

sustancia Poseen propiedades especiacuteficas o intensivas o constantes Resisten

procedimientos mecaacutenicos y fiacutesicos de anaacutelisis

b) SOLUCIONES son tambieacuten sistemas homogeacuteneos pero se hallan formadas por maacutes de

una sustancia por lo que pueden separarse en fracciones (sal-agua) por medios fiacutesicos

Ej destilacioacuten

A estos procedimientos por los cuales puede separarse un sistema homogeacuteneo en dos o

maacutes fracciones se denominan ldquoMeacutetodos de Fraccionamientordquo

FRACCIONAMIENTO DE AGUNOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS (SOLUCIONES)

Destilacioacuten simple se emplea para separar un liacutequido de las sales disueltas en eacutel Asiacute es

posible obtener agua pura a partir de agua de mar Si la solucioacuten es llevada a una

temperatura adecuada el agua se vaporiza separaacutendose de la sal disuelta en ella Al

condensar el vapor de agua obtenemos nuevamente agua en estado liacutequido

Destilacioacuten fraccionada se emplea para separar liacutequidos volaacutetiles que tengan puntos de

ebullicioacuten diferentes En la praacutectica se utilizan dispositivos llamados columnas rectificadoras

o deflagmadores permiten una separacioacuten definida de los liacutequidos

Cristalizacioacuten empleado para obtener un soacutelido disuelto en un liacutequido siempre que aquel

tenga la propiedad de cristalizar Por evaporacioacuten del disolvente se separa el soacutelido

cristalino Es posible obtener sal a partir del agua salada dejando simplemente que el agua

se evapore

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Cromatografiacutea en papel esta teacutecnica se basa en el principio por el cual varios solutos en

contacto con dos disolventes no miscibles entre siacute se reparten entre ellos Esta distribucioacuten

se realizaraacute de acuerdo con la solubilidad de cada uno de los solutos en cada disolvente

SOLUCIONES sistemas dispersos Homogeacuteneos 1 FASE

DISPERSIONES sistemas dispersos Heterogeacuteneos VARIAS FASES

En estos sistemas dispersos se distinguen dos medios

a) El medio externo o fase dispersante

b) El medio interno o fase dispersa

FASE DISPERSANTE O EXTERNA FASE DISPERSA O INTERNA

Tinta China AGUA NEGRO DE HUMO

Niebla AIRE AGUA

Agua azucarada 1 sola fase AGUA AZUCAR

CARACTERES DE LOS SISTEMAS DISPERSOS O MEZCLAS

a) Los componentes de las mezclas conservan sus propiedades

b) Intervienen en proporciones variadas

c) En ellos hay diferentes clases de moleacuteculas

d) Cuando son homogeacuteneos se pueden fraccionar

e) Cuando son heterogeacuteneos se pueden separar en fases

CASOS POSIBLES DE SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten sea el estado fiacutesico del dispersante (Solvente) y el Disperso (soluto) existen casos

posibles de mezclas o sistemas dispersos

Dispersante

(Solvente)

MEZCLAS EJEMPLOS

GASEOSO

GAS EN GAS AIRE

LIQUIDO EN GAS NIEBLA

SOacuteLIDO EN GAS HUMO

LIQUIDOS

GAS EN LIacuteQUIDO OXIGENO EN AGUA

LIQUIDO EN LIQUIDO ACEITE EN AGUA

SOacuteLIDO EN LIQUIDO SAL EN AGUA

SOacuteLIDOS

GAS EN SOacuteLIDO HIELO CON AIRE

LIQUIDO EN SOacuteLIDO AZUCAR HUMEDA

SOacuteLIDO EN SOacuteLIDO ARENA Y AZUFRE EN

POLVO

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CLASIFICACIOacuteN DE LOS SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten el grado de divisioacuten de las partiacuteculas dispersas los sistemas dispersos se clasifican

en

1) Dispersiones Macroscoacutepicas o Groseras sistema heterogeacuteneo mayor a 500000

Amstrong (50 μm) Ejemplo agua-arena

2) Dispersiones finas sistemas heterogeacuteneos visibles al microscopio Menores a 500000

Amstrong (50 μm) y mayores a 10 3 Amstrong (01 μm)

Toman distintos nombres seguacuten el estado fiacutesico de los medios dispersos o dispersantes

a) Emulsiones ambos medios liacutequidos (leche Crema + Suero)

b) Suspensiones medio dispersante liacutequido y disperso soacutelido (Tinta China)

3) Dispersiones o sistemas coloidales marcan el liacutemite entre ambos sistemas Homogeacuteneo y

Heterogeacuteneo visibles al ultramicroscopio entre 01 μm y 0001μm

4) Soluciones verdaderas las partiacuteculas dispersas son moleacuteculas o iones menores a 0001

μm Sistemas homogeacuteneos sal en agua azuacutecar en agua

ENERGIA Es la capacidad que tienen los cuerpos para generar trabajo La Energiacutea puede

manifestarse de diferentes maneras en forma de movimiento (cineacutetica) de posicioacuten

(potencial) de calor de electricidad de radiaciones electromagneacuteticas etc Seguacuten sea el

proceso En nuestra asignatura nos interesa la Energiacutea quiacutemica es la que se produce en

las reacciones quiacutemicas Una pila o una bateriacutea poseen este tipo de energiacutea como tambieacuten

la que posee el carboacuten y que se manifiesta al quemarlo

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Representacioacuten de los tipos de energiacutea

TEMPERATURA Es una medida de la cantidad de calor de los cuerpos Para medirla se

utilizan termoacutemetros El desarrollo de teacutecnicas para la medicioacuten de la temperatura ha pasado

por un largo proceso histoacuterico ya que es necesario darle un valor numeacuterico a una idea

intuitiva como es el friacuteo o el calor Los termoacutemetros pueden ser calibrados de acuerdo a una

multitud de escalas que dan lugar a unidades de medicioacuten de la temperatura En el Sistema

Internacional de Unidades la unidad de temperatura es el kelvin (K) y la escala

correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta que asocia el valor laquocero kelvinraquo (0

K) al laquocero absolutoraquo y se graduacutea con un tamantildeo de grado igual al del grado Celsius Sin

embargo fuera del aacutembito cientiacutefico el uso de otras escalas de temperatura es comuacuten La

escala maacutes extendida es la escala Celsius llamada laquocentiacutegradaraquo y en mucha menor

medida y praacutecticamente solo en los Estados Unidos la escala Fahrenheit Unidades de

medidas en el caso de la escala Centiacutegrado la unidad de medida corresponde a 1100 entre

el punto triple del agua y la temperatura de ebullicioacuten del agua a 1 atmoacutesfera de presioacuten

Para la escala Fahrenheit su unidad de medida se define como 59 de 1ordmC Antiguamente el

100ordmF correspondiacutea a la temperatura media del cuerpo humano (reflejo de la formacioacuten

meacutedica de su creador) Asiacute alguien tiene fiebre cuando estaacute sobre 100ordmF

En lo recieacuten visto se constata que la escala Fahrenheit tiene puntos de referencia poco

precisos a diferencia de la escala Centiacutegrada Esto hace que actualmente la

escala Fahrenheit tenga su referencia real en la Centiacutegrada

Para pasar de grados Centiacutegrado a grados Fahrenheit usar la siguiente conversioacuten

ordmF = 95ordmC + 32ordmC

Para pasar de grados Fahrenheit a grados Centiacutegrado usar la siguiente conversioacuten

ordmC = (ordmF - 32ordm) x 59

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UNIDAD Ndeg II ESTRUCTURA ATOacuteMICA

Estructura atoacutemica generalidades Partiacuteculas atoacutemicas y subatoacutemicas Modelos Atoacutemicos

Nuacutemero maacutesico y nuacutemero atoacutemico Isoacutetopos e isoacutebaros

Modelos atoacutemicos modernos Nuacutemeros cuaacutenticos Orbitales Regla de construccioacuten atoacutemica

llenado de orbitales Principio de exclusioacuten de Pauling Regla de Hund Tabla perioacutedica

moderna Periacuteodos grupos y subgrupos caracteriacutesticas Tipo de enlace enlace ioacutenico y

covalente

ATOMO Y MOLEacuteCULA

EVOLUCIOacuteN DEL MODELO ATOacuteMICO

1) El primer modelo atoacutemico en 1898 Thompson lo propuso describiendo al aacutetomo como

una esfera con caga positiva en la que estaban incrustadas unas pocas partiacuteculas con carga

negativas llamadas electrones

2) Aacutetomo de Rutherford en 1911 descubrioacute que

a) el aacutetomo estaacute formado por un nuacutecleo central cargado positivamente rodeado de

electrones que giran (siacutemil sistema planetario) alrededor

b) El nuacutecleo concentra casi toda la masa del aacutetomo

c) La masa de las cargas positivas (protones) es aproximadamente igual a la mitad de la

masa del aacutetomo

3) Niveles Espectroscoacutepicos modelo de Borh

Descubrioacute que los electrones de un aacutetomo soacutelo pueden tener determinados valores de

energiacutea Propuso que la energiacutea de un electroacuten estaba relacionada con la distancia de su

orbital al nuacutecleo Por lo tanto los electrones soacutelo giraban en torno al nuacutecleo a determinadas

distancias en oacuterbitas cuantizadas que correspondiacutean a energiacuteas permitidas

Conclusiones

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a) Los electrones pueden girar en oacuterbitas determinadas sin perder energiacutea

b) Estos niveles permitidos o definidos de energiacutea Los electrones no absorben ni emiten

energiacutea Por ello se los denomina niveles estacionarios

c) Cuando el electroacuten gira en la oacuterbita maacutes cercana al nuacutecleo el aacutetomo se encuentra en su

estado maacutes estable ldquoNormalrdquo de energiacutea miacutenima Si el aacutetomo recibe un impulso energeacutetico

externo (luz calor electricidad) el electroacuten puede saltar a otra oacuterbita maacutes alejada es decir

de mayor energiacutea el aacutetomo que contiene el electroacuten en uno de estos estados recibe el

nombre de ldquoAacutetomo Excitadordquo es decir que el aacutetomo absorbe energiacutea cuando el electroacuten

ldquoSaltardquo hacia un nivel maacutes alejado del nuacutecleo y absorbe cuando lo hace hacia eacutel

d) La diferencia de energiacutea al pasar el electroacuten de uno a otro nivel es proporcional a la

radiacioacuten emitida o absorbida multiplicada por una constante ldquohrdquo es decir

E2 ndash E1 = hv o bien E2 ndash E1 = constante h

v

Aacutetomo de SHODINGER 1926 seguacuten el modelo propuesto los electrones no giran en torno

al nuacutecleo sino que se comportan maacutes bien como ondas que se desplazan alrededor del

nuacutecleo a determinada distancia y con determinadas energiacuteas Este modelo resulta ser el

maacutes exacto los fiacutesicos emplean ecuaciones que describen la onda electroacutenica para hallar la

regioacuten del espacio en la que resulta maacutes probable que se encuentre el electroacuten

CONCEPTO DE ORBITAL ATOacuteMICO Seguacuten el principio de indeterminacioacuten debido a la

enorme velocidad del electroacuten soacutelo es posible calcular ldquola probabilidad de hallarlo en una

zona alrededor del nuacutecleo del aacutetomordquo De acuerdo con este razonamiento el electroacuten se

mueve alrededor del nuacutecleo de manera tal que produce una ldquoNube electroacutenicardquo de carga

negativa cuya densidad indica donde es mayor la probabilidad de ubicarlo Aparece asiacute un

nuevo concepto el de orbital atoacutemico que es la regioacuten del espacio alrededor del nuacutecleo

donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten entonces no ocupa una

oacuterbita sino un orbital

El avance en el conocimiento ha dado lugar al modelo atoacutemico actual propuesto por la

Mecaacutenica Cuaacutentica (modelo de Schroumldinger)

El modelo de Bohr es un modelo unidimensional que utiliza un nuacutemero (n) para describir la

distribucioacuten de electrones en el aacutetomo El modelo de Schroumldinger permite que el electroacuten

ocupe un espacio tridimensional Por lo tanto requiere tres nuacutemeros conocidos como

nuacutemeros cuaacutenticos para describir los orbitales en los que se puede encontrar al electroacuten

El nuacutemero cuaacutentico principal ldquonrdquo describe el tamantildeo del orbital por ejemplo los

orbitales para los cuales n = 2 son maacutes grandes que aquellos para los cuales n = 1

Puede tomar cualquier valor entero empezando desde 1

n = 1 2 3 4 etc

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15

El nuacutemero cuaacutentico del momento angular orbital ldquolrdquo describe la forma del orbital

atoacutemico Puede tomar todos los valores naturales desde 0 hasta n-1 (siendo n el valor del

nuacutemero cuaacutentico principal) Por ejemplo si n = 5 los valores del son

I = 0 1 2 3 4

Se designa a los orbitales atoacutemicos en funcioacuten del valor del nuacutemero cuaacutentico secundario l

como

l = 0 orbital s (sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

El nuacutemero cuaacutentico magneacutetico ldquomrdquo determina la orientacioacuten espacial del orbital Se

denomina magneacutetico porque esta orientacioacuten espacial se acostumbra a definir en relacioacuten a

un campo magneacutetico externo Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l Por ejemplo si

l = 2 los valores posibles para m son

m = -2 -1 0 1 2

El nuacutemero cuaacutentico de espiacuten ldquosrdquo soacutelo puede tomar dos valores +12 y -12 Indican el

sentido de la rotacioacuten del electroacuten sobre su eje como las ajugas del reloj o en sentido

contrario

Capas y Subcapas principales

Todos los orbitales con el mismo valor del nuacutemero cuaacutentico principal n se encuentran en la

misma capa electroacutenica principal o nivel principal y todos los orbitales con los mismos

valores de n y ml estaacuten en la misma subcapa o subnivel

El nuacutemero de subcapas en una capa principal es igual al nuacutemero cuaacutentico principal esto es

hay una subcapa en la capa principal con n = 1 dos subcapas en la capa 37 principal con n

= 2 y asiacute sucesivamente El nombre dado a una subcapa independientemente de la capa

principal en la que se encuentre estaacute determinado por el nuacutemero cuaacutentico l de manera que

como se ha indicado anteriormente ml=0 (subcapa s) ml=1 (subcapa p) ml=2 (subcapa d)

y m = 3 (subcapa f)

El nuacutemero de orbitales en una subcapa es igual al nuacutemero de valores permitidos de m para

un valor particular de m por lo que el nuacutemero de orbitales en una subcapa es 2m + 1 Los

nombres de los orbitales son los mismos que los de las subcapas en las que aparecen

Orbitales s Orbitales p Orbitales d Orbitales f

l = 0 l = 1 l = 2 l = 3

m = 0 m = -1 0 1 m = -2 -1 0 1 2 m = -3 -2 -1 0 1 2 3

Un orbital s en una subcapa s

Tres orbitales p en una subcapa p

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Cinco orbitales d en una subcapa d

Siete orbitales f en una subcapa f

Forma y tamantildeos de los orbitales

Los orbitales s (m = 0) tienen forma esfeacuterica El tamantildeo de este orbital depende del valor del

nuacutemero cuaacutentico principal un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital

2s

Los orbitales p (m = 1) estaacuten formados por dos loacutebulos ideacutenticos que se proyectan a lo largo

de un eje La zona de unioacuten de ambos loacutebulos coincide con el nuacutecleo atoacutemico Hay tres

orbitales p (m =-1 m = 0 y m = +1) de ideacutentica forma que difieren soacutelo en su orientacioacuten a lo

largo de los ejes x y o z

Los orbitales d (m = 2) tambieacuten estaacuten formados por loacutebulos Hay cinco tipos de orbitales d

(que corresponden a m = -2 -1 0 1 2)

Los orbitales f (m = 3) tambieacuten tienen un aspecto multilobular Existen siete tipos de orbitales

f (que corresponden a m = -3 -2 -1 0 +1 +2 +3)

A continuacioacuten utilizaremos los nuacutemeros cuaacutenticos para describir la estructura electroacutenica

del aacutetomo de hidroacutegeno

El uacutenico electroacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno se encuentra en el nivel de energiacutea maacutes bajo es

decir n = 1 y dado que la primera capa principal contiene soacutelo un orbital s el nuacutemero

cuaacutentico orbital es m = 0 El uacutenico valor posible para el nuacutemero cuaacutentico magneacutetico es m = 0

Cualquiera de los dos estados de spin son posibles para el electroacuten

ORBITALES S

ORBITALES P

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AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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20

de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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21

creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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22

Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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23

ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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25

Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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29

NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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31

MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998 (5ordm

Edicioacuten)

Page 3: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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UNIDAD Ndeg I INTRODUCCIOacuteN AL ESTUDIO DE LA QUIacuteMICA

Quiacutemica Concepto y clasificacioacuten

Materia propiedades intensivas y extensivas Estado de agregacioacuten de la materia

Fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos Cambios de estado Cuerpo y sustancia propiedades y

clasificacioacuten Moleacutecula y aacutetomo Energiacutea masa y peso (diferencias)

Sistemas materiales abiertos cerrados y aislados Clasificacioacuten homogeacuteneos y

heterogeacuteneos Sistemas dispersos y sistemas coloidales Unidades de medida

Temperatura definicioacuten y escalas

QUIacuteMICA CONCEPTO Y CLASIFICACIOacuteN

La Quiacutemica estudia la materia su estructura molecular y atoacutemica sus propiedades y

reacciones y las leyes que rigen estas reacciones

En Quiacutemica se elaboran modelos como analogiacutea de la realidad porque no se puede

ver las sustancias microscoacutepicas

La quiacutemica utiliza principalmente los meacutetodos de Observacioacuten y Experimentacioacuten Es

por ello que a la quiacutemica se la considera una ciencia experimental

MATERIA es todo lo que posee masa y ocupa un lugar en el espacio

CUERPO es una porcioacuten limitada de materia

SUSTANCIA cada una de las clases particulares de materia es una sustancia

Son sustancias el azufre el azuacutecar el algodoacuten el alcohol Las caracteriacutesticas especiales

que muestran y distinguen a cada una de ellas son las propiedades de esa sustancia Es lo

que posee en comuacuten toda materia que tiene iguales propiedades intensivas especiacuteficas o

constantes fiacutesicas

PESO DE LOS CUERPOS es la fuerza con que el cuerpo es atraiacutedo hacia el centro de la

tierra

El peso de los cuerpos aumenta desde el Ecuador al Polo

El peso disminuye a medida que el cuerpo se aleja de la tierra Hasta llegar a

anularse (zona gravitacional)

MASA DE LOS CUERPOS si sobre un cuerpo se ejerce una fuerza el cuerpo adquiere una

aceleracioacuten El cociente entre la fuerza que actuacutea sobre el cuerpo y la aceleracioacuten que eacuteste

adquiere es una constante (en cualquier latitud y lugar) denominada masa del cuerpo

119898 =119865

119886= 119896 (119888119900119899119904119905119886119899119905119890) 119897119906119890119892119900 119886 =

119865

119898

La masa es invariable independientemente del lugar de la tierra donde se la mida

119898 =119875

119892 119875 = 119898 times 119892

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FENOacuteMENO es todo cambio que en sus propiedades en su estructura o en sus relaciones

presentan las sustancias o los cuerpos Clasificacioacuten de los Fenoacutemenos

1) Fenoacutemeno Fiacutesico

a) Se puede repetir con la sustancia inicial

b) El cambio que experimenta la sustancia no es permanente pues no afecta a su

composicioacuten molecular

c) Ej calentar hierro y luego dejar enfriar Posteriormente puede volverse a calentar y

enfriar Transformacioacuten aguandashhielo hielo-agua

2) Fenoacutemeno Quiacutemico

a) No se puede repetir con la misma sustancia inicial

b) El cambio que experimenta la sustancia es permanente pues se afecta su estructura

molecular

c) Ej combustioacuten del papel

PROPIEDADES DE LA MATERIA una propiedad de la materia es una cualidad que puede

ser apreciada por nuestros sentidos (caracteres organoleacutepticos) o determinada por

mediciones (constantes fiacutesicas o especiacuteficas)

1 CARACTERES ORGANOLEPTICOS color textura olor permiten diferenciar o

identificar

2 CONSTANTES FIacuteSICAS O ESPECIacuteFICAS

a) PROPIEDADES FIacuteSICAS punto de fusioacuten punto de ebullicioacuten densidad calor

especiacutefico

b) PROPIEDADES QUIacuteMICAS son aquellas que se manifiestan en las sustancias cuando

se ponen en contacto con otra sustancia oxidacioacuten reaccioacuten frente al aacutecido

Propiedades Extensivas dependen de la cantidad de materia que constituye el sistema

ejemplo masa volumen

Propiedades Intensivas no dependen de la cantidad de materia que constituye el

sistema Por ejemplo punto de ebullicioacuten

TEORIacuteA CINEacuteTICO MOLECULAR Teoriacutea cineacutetica de la materia (Maxwell Clasius)

Seguacuten esta teoriacutea las moleacuteculas de las sustancias se hallan en agitacioacuten al existir entre

ellas fuerzas de atraccioacuten que tienden a mantenerlas unidas en contra de las de repulsioacuten

originadas por su energiacutea cineacutetica

Las fuerzas de atraccioacuten que son deacutebiles cuando las moleacuteculas estaacuten alejadas e intensas

cuando se aproximan se denominan ldquoFUERZAS DE VAN DER WAALSrdquo

ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA de la diferente intensidad de las fuerzas de

atraccioacuten y de repulsioacuten molecular dependen 3 estados fiacutesicos caracteriacutesticos de la materia

que se detallan a continuacioacuten

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ESTADO SOacuteLIDO ESTADO LIQUIDO ESTADO GASEOSO

Poseen forma propia No tienen forma

propia pero siacute

volumen propio

No tienen forma ni volumen propio

Sus moleacuteculas se hallan en

estado de ordenacioacuten

regular

Sus moleacuteculas no se

hallan en estado de

ordenacioacuten regular

Moleacuteculas con mucha movilidad

necesitando espacios grandes con

respecto a su propio volumen

Poseen Fuerza expansiva

El estado soacutelido verdadero

se halla asociado a una

forma cristalina definida

Tiene superficie

plana y horizontal

No tiene superficie libre

No son compresibles y su

volumen cambia poco con

la presioacuten

Se comprimen con

dificultad

Son faacutecilmente compresibles

Entre sus moleacuteculas

predominan las fuerzas de

atraccioacuten fuerzas de Van

der Waals

Las fuerzas de

repulsioacuten y de

atraccioacuten se hallan

en equilibrio

Predominan entre sus moleacuteculas las

fuerzas de repulsioacuten

Las fuerzas de Van der Waals son

despreciables

FUSION pasaje del estado soacutelido al liacutequido producido por accioacuten del calor A una

determinada temperatura se denomina ldquoPunto de Fusioacutenrdquo Las fuerzas de atraccioacuten

disminuyen y el cuerpo pasa al estado liacutequido Ej hielo azufre plomo hierro etc

LEYES DE FUSIOacuteN

1) Cada sustancia pura tiene una temperatura de fusioacuten propia

2) Mientras dura la fusioacuten de una sustancia pura la temperatura permanece constante

3) La temperatura de fusioacuten depende de la presioacuten exterior

SOLIDIFICACIOacuteN pasaje del estado liacutequido al soacutelido producido por disminucioacuten de la

temperatura Ej Agua (friacuteo) rarr Hielo

El agua se congela a la temperatura de 0degC si la presioacuten exterior es normal

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El hielo funde en iguales condiciones a la temperatura de 0degC

Esto nos indica que 0degC es la temperatura de equilibrio para el sistema HIELO-AGUA

Si al sistema se le proporciona calor el hielo se fundiraacute

Si en cambio se le quita calor el agua se solidificaraacute

VAPORIZACIOacuteN se engloban bajo este nombre los fenoacutemenos de evaporacioacuten y ebullicioacuten

EVAPORACIOacuteN si las moleacuteculas de un liacutequido aumentan su energiacutea interna las maacutes

proacuteximas a la superficie (que ademaacutes tienen fuerzas de atraccioacuten de menor intensidad que

las que se hallan maacutes abajo) abandonan el estado liacutequido y pasan al estado gaseoso

Las moleacuteculas que escapan llevan mucha energiacutea interna y le restan a la que posee la

masa liacutequida por eso la temperatura del liacutequido disminuye mientras se produce la

evaporacioacuten La evaporacioacuten es el pasaje del estado liacutequido al estado de vapor o de gas que

se verifica en la superficie del liacutequido La rapidez con que se efectuacutea la evaporacioacuten

depende de varios factores La naturaleza del liacutequido los que evaporan raacutepidamente se

denominan volaacutetiles (sulfuro de carbono y cloroformo) Los no volaacutetiles lo hacen con lentitud

Ej Agua mercurio La superficie expuesta cuanto mayor la superficie mayor velocidad de

evaporacioacuten La presioacuten exterior la velocidad de evaporacioacuten es proporcional a la diferencia

entre la presioacuten del vapor del liacutequido y la presioacuten del vapor en la atmoacutesfera (por esta razoacuten la

ropa huacutemeda tarda en secar los diacuteas de mucha humedad porque la diferencia es casi nula)

La circulacioacuten de una corriente de aire sobre el liacutequido las telas mojadas secan maacutes

raacutepidamente con el viento

EBULLICIOacuteN si a un liacutequido se le suministra calor muchas de sus moleacuteculas adquieren

energiacutea interna suficiente como para pasar a la fase gaseosa El pasaje del vapor se

produce en varios puntos de la masa del liacutequido incluida la superficie Estas porciones

gaseosas ascienden a la superficie formando burbujas ldquoel liacutequido entra en Ebullicioacutenrdquo

Ebullicioacuten es el pasaje del estado liacutequido al gaseoso que se cumple en el seno y en la

superficie del liacutequido Cada liacutequido tiene una temperatura de ebullicioacuten que le es propia y lo

caracteriza (constante fiacutesica) Mientras dura la ebullicioacuten de un liacutequido la temperatura de sus

vapores permanece constante La presioacuten que soporta el liacutequido modifica su temperatura de

ebullicioacuten Si la presioacuten que soporta un liacutequido que se ejerce sobre una masa de agua es

menor de 1 atm (76 cm de mercurio) la ebullicioacuten se produce a menos de 100degC Si la

presioacuten es mayor tambieacuten aumenta la temperatura a la que el liacutequido ebulle

VAPORES Y GASES Los vapores como el agua por efecto de enfriamiento o compresioacuten

pasan al estado liacutequido ldquose condensanrdquo Los gases como el CO2 para pasar al estado

liacutequido deben enfriarse hasta cierta temperatura y luego comprimirse entonces ldquoLICUANrdquo

TEMPERATURA CRIacuteTICA es aquella que por encima de la cual no es posible licuar a

ninguacuten gas ldquocualquiera sea la presioacutenrdquo

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VOLATILIZACION Y SUBLIMACION El pasaje del estado soacutelido al gaseoso sin pasar por el

estado liacutequido se denomina volatilizacioacuten El pasaje del estado gaseoso al soacutelido sin pasar

por el estado liacutequido se denomina sublimacioacuten Ejemplos naftalina yodo aacutecido benzoico Si

un soacutelido volatiliza sus vapores pueden sublimar

La materia existe en diferentes fases o estados Modificando la temperatura y la presioacuten de

una porcioacuten de materia eacutesta puede pasar de uno de sus estados (soacutelido liacutequido o gaseoso)

a otro se trata de una transicioacuten de fase o cambio de estado

SISTEMAS MATERIALES toda porcioacuten del universo que se aiacutesla real o imaginariamente

para su estudio Es un cuerpo o un conjunto de cuerpo o de partes de un cuerpo o una

porcioacuten de universo que aislamos convenientemente para someterlo a estudio

ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LOS SISTEMAS (CLASIFICACION)

Sistemas Homogeacuteneos

Son aquellos que en todos los puntos de su masa poseen las mismas propiedades

intensivas

Diluyendo sal en agua (solucioacuten) y determinando luego las propiedades intensivas de varias

porciones diferentes extraiacutedas de la solucioacuten se podraacute comprobar que las propiedades

intensivas de todas las porciones son iguales ldquoSe considera que el sistema agua salada es

un sistema homogeacuteneo

Todo sistema homogeacuteneo se caracteriza por presentar continuidad cuando se lo observa a

simple vista al microscopio y aun al ultramicroscopio

Si analizamos las propiedades intensivas de la muestra de agua pura (punto de ebullicioacuten

de fusioacuten densidad) Veremos que ella permanece constante para cualquier porcioacuten de

agua que se considere igualmente en el cloruro de sodio (sal)

Sistemas Heterogeacuteneos

Son aquellos que presentan distintas propiedades intensivas en por lo menos 2 de sus

puntos Si analizamos un sistema constituido por agua y nafta comprobaremos que no

posee homogeneidad ya que puede discriminarse a simple vista entre la zona ocupada por

un liacutequido y la que ocupa el otro Esta disposicioacuten demuestra que las densidades son

distintas

Sistema Inhomogeacuteneo Es aquel cuyas propiedades intensivas variacutean en forma gradual y

continua Puntos proacuteximos en estos sistemas tienen propiedades semejantes pero si se

analizan porciones muy separadas unas de otras se exhiben propiedades diferentes Ej

atmoacutesfera terrestre

FASE es cada uno de los sistemas homogeacuteneos que componen un sistema heterogeacuteneo

Las fases estaacuten separadas unas de otras en los sistemas heterogeacuteneos por superficies

llamadas interfases Los sistemas inhomogeacuteneos no presentan interfases bien

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determinadas Las fases pueden presentar cualquiera de los 3 estados fiacutesicos y estaacuten

separadas entre siacute por superficies netas y definidas

SEPARACIOacuteN DE FASES en la naturaleza los sistemas homogeacuteneos suelen formar parte

de sistemas heterogeacuteneos cuyas fases es necesario separar Para ello se emplean diversos

meacutetodos cuyas caracteriacutesticas dependen del estado fiacutesico que presentan fases

Solubilizacioacuten Permite separar un soacutelido soluble de otro insoluble Ej Arena y sal Si se

antildeade agua al sistema la sal se disuelve complementando con filtracioacuten y evaporacioacuten

Tamizacioacuten meacutetodo de separacioacuten se emplea cuando el sistema heterogeacuteneo estaacute

formado por fases soacutelidas cuyas partiacuteculas son de diferente tamantildeo Ej para separar la

arena del canto rodado se utiliza un tamiz o malla metaacutelica Las partiacuteculas de mayor tamantildeo

quedan sobre el tamiz y las maacutes pequentildeas la atraviesan

Levigacioacuten se separan sistemas heterogeacuteneos formados por fases soacutelidas de distinta

densidad Ej para separar el oro de las arenas auriacuteferas se hace pasar sobre el sistema

una corriente de agua que arrastra el componente maacutes liviano (arena) y deja el maacutes pesado

(oro)

Flotacioacuten se separan sistemas heterogeacuteneos en reposo formado por soacutelidos de distinta

densidad tales como arena y partiacuteculas de corcho Si se sumerge el sistema en un liacutequido

de densidad intermedia ej agua la fase maacutes liviana flota y la pesada se deposita en el

fondo del recipiente

Filtracioacuten separa una fase soacutelida dispersa en un medio liacutequido tal como talco en agua El

material filtrante es papel de filtro tambieacuten se utiliza arena carboacuten en polvo amianto

algodoacuten

Decantacioacuten separa las fases de un sistema heterogeacuteneo formado por liacutequidos no

miscibles (no solubles entre siacute) de distinta densidad ej agua y nafta Si se deja el sistema

en reposo por diferencia de densidad se separan ambas fases la nafta sobrenada y el

agua se deposita en el fondo En los laboratorios se emplean recipientes especiales

denominados ampollas o embudos de decantacioacuten Cuando se abre la llave el liacutequido que

ocupa la posicioacuten inferior circula hacia abajo y ambas raciones se separan La decantacioacuten

se emplea tambieacuten para separar una fase soacutelida dispersa en un liacutequido tal como arena en

agua por diferencia de densidad la arena se deposita en el fondo luego se inclina el

recipiente eliminando el agua

Centrifugacioacuten se emplea para acelerar el proceso de decantacioacuten sometiendo el

sistema a una rotacioacuten La fuerza centriacutefuga que actuacutea sobre las fases permite la separacioacuten

de las mismas con mayor rapidez

Dilucioacuten se aplica cuando una de las fases es soluble en un determinado solvente

mientras la otra no lo es Un sistema formado por arena y sal puede ser separado

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introducieacutendolo en un recipiente que contiene agua luego de agitar el sistema para permitir

la disolucioacuten de la sal se lo somete a filtracioacuten separaacutendose asiacute la arena del agua salada A

su vez se separa el agua de la sal por evaporacioacuten del disolvente

Sublimacioacuten permite separar aquellas fases capaces de sublimar asiacute ocurre en el caso

de un sistema constituido por yodo y arena El yodo sublima por efecto del calor y se

convierte en vapor adoptando luego nuevamente el estado soacutelido al tomar contacto con una

superficie friacutea

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS

a) SUSTANCIAS PURAS son sistemas homogeacuteneos que estaacuten formados por una sola

sustancia Poseen propiedades especiacuteficas o intensivas o constantes Resisten

procedimientos mecaacutenicos y fiacutesicos de anaacutelisis

b) SOLUCIONES son tambieacuten sistemas homogeacuteneos pero se hallan formadas por maacutes de

una sustancia por lo que pueden separarse en fracciones (sal-agua) por medios fiacutesicos

Ej destilacioacuten

A estos procedimientos por los cuales puede separarse un sistema homogeacuteneo en dos o

maacutes fracciones se denominan ldquoMeacutetodos de Fraccionamientordquo

FRACCIONAMIENTO DE AGUNOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS (SOLUCIONES)

Destilacioacuten simple se emplea para separar un liacutequido de las sales disueltas en eacutel Asiacute es

posible obtener agua pura a partir de agua de mar Si la solucioacuten es llevada a una

temperatura adecuada el agua se vaporiza separaacutendose de la sal disuelta en ella Al

condensar el vapor de agua obtenemos nuevamente agua en estado liacutequido

Destilacioacuten fraccionada se emplea para separar liacutequidos volaacutetiles que tengan puntos de

ebullicioacuten diferentes En la praacutectica se utilizan dispositivos llamados columnas rectificadoras

o deflagmadores permiten una separacioacuten definida de los liacutequidos

Cristalizacioacuten empleado para obtener un soacutelido disuelto en un liacutequido siempre que aquel

tenga la propiedad de cristalizar Por evaporacioacuten del disolvente se separa el soacutelido

cristalino Es posible obtener sal a partir del agua salada dejando simplemente que el agua

se evapore

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Cromatografiacutea en papel esta teacutecnica se basa en el principio por el cual varios solutos en

contacto con dos disolventes no miscibles entre siacute se reparten entre ellos Esta distribucioacuten

se realizaraacute de acuerdo con la solubilidad de cada uno de los solutos en cada disolvente

SOLUCIONES sistemas dispersos Homogeacuteneos 1 FASE

DISPERSIONES sistemas dispersos Heterogeacuteneos VARIAS FASES

En estos sistemas dispersos se distinguen dos medios

a) El medio externo o fase dispersante

b) El medio interno o fase dispersa

FASE DISPERSANTE O EXTERNA FASE DISPERSA O INTERNA

Tinta China AGUA NEGRO DE HUMO

Niebla AIRE AGUA

Agua azucarada 1 sola fase AGUA AZUCAR

CARACTERES DE LOS SISTEMAS DISPERSOS O MEZCLAS

a) Los componentes de las mezclas conservan sus propiedades

b) Intervienen en proporciones variadas

c) En ellos hay diferentes clases de moleacuteculas

d) Cuando son homogeacuteneos se pueden fraccionar

e) Cuando son heterogeacuteneos se pueden separar en fases

CASOS POSIBLES DE SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten sea el estado fiacutesico del dispersante (Solvente) y el Disperso (soluto) existen casos

posibles de mezclas o sistemas dispersos

Dispersante

(Solvente)

MEZCLAS EJEMPLOS

GASEOSO

GAS EN GAS AIRE

LIQUIDO EN GAS NIEBLA

SOacuteLIDO EN GAS HUMO

LIQUIDOS

GAS EN LIacuteQUIDO OXIGENO EN AGUA

LIQUIDO EN LIQUIDO ACEITE EN AGUA

SOacuteLIDO EN LIQUIDO SAL EN AGUA

SOacuteLIDOS

GAS EN SOacuteLIDO HIELO CON AIRE

LIQUIDO EN SOacuteLIDO AZUCAR HUMEDA

SOacuteLIDO EN SOacuteLIDO ARENA Y AZUFRE EN

POLVO

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CLASIFICACIOacuteN DE LOS SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten el grado de divisioacuten de las partiacuteculas dispersas los sistemas dispersos se clasifican

en

1) Dispersiones Macroscoacutepicas o Groseras sistema heterogeacuteneo mayor a 500000

Amstrong (50 μm) Ejemplo agua-arena

2) Dispersiones finas sistemas heterogeacuteneos visibles al microscopio Menores a 500000

Amstrong (50 μm) y mayores a 10 3 Amstrong (01 μm)

Toman distintos nombres seguacuten el estado fiacutesico de los medios dispersos o dispersantes

a) Emulsiones ambos medios liacutequidos (leche Crema + Suero)

b) Suspensiones medio dispersante liacutequido y disperso soacutelido (Tinta China)

3) Dispersiones o sistemas coloidales marcan el liacutemite entre ambos sistemas Homogeacuteneo y

Heterogeacuteneo visibles al ultramicroscopio entre 01 μm y 0001μm

4) Soluciones verdaderas las partiacuteculas dispersas son moleacuteculas o iones menores a 0001

μm Sistemas homogeacuteneos sal en agua azuacutecar en agua

ENERGIA Es la capacidad que tienen los cuerpos para generar trabajo La Energiacutea puede

manifestarse de diferentes maneras en forma de movimiento (cineacutetica) de posicioacuten

(potencial) de calor de electricidad de radiaciones electromagneacuteticas etc Seguacuten sea el

proceso En nuestra asignatura nos interesa la Energiacutea quiacutemica es la que se produce en

las reacciones quiacutemicas Una pila o una bateriacutea poseen este tipo de energiacutea como tambieacuten

la que posee el carboacuten y que se manifiesta al quemarlo

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Representacioacuten de los tipos de energiacutea

TEMPERATURA Es una medida de la cantidad de calor de los cuerpos Para medirla se

utilizan termoacutemetros El desarrollo de teacutecnicas para la medicioacuten de la temperatura ha pasado

por un largo proceso histoacuterico ya que es necesario darle un valor numeacuterico a una idea

intuitiva como es el friacuteo o el calor Los termoacutemetros pueden ser calibrados de acuerdo a una

multitud de escalas que dan lugar a unidades de medicioacuten de la temperatura En el Sistema

Internacional de Unidades la unidad de temperatura es el kelvin (K) y la escala

correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta que asocia el valor laquocero kelvinraquo (0

K) al laquocero absolutoraquo y se graduacutea con un tamantildeo de grado igual al del grado Celsius Sin

embargo fuera del aacutembito cientiacutefico el uso de otras escalas de temperatura es comuacuten La

escala maacutes extendida es la escala Celsius llamada laquocentiacutegradaraquo y en mucha menor

medida y praacutecticamente solo en los Estados Unidos la escala Fahrenheit Unidades de

medidas en el caso de la escala Centiacutegrado la unidad de medida corresponde a 1100 entre

el punto triple del agua y la temperatura de ebullicioacuten del agua a 1 atmoacutesfera de presioacuten

Para la escala Fahrenheit su unidad de medida se define como 59 de 1ordmC Antiguamente el

100ordmF correspondiacutea a la temperatura media del cuerpo humano (reflejo de la formacioacuten

meacutedica de su creador) Asiacute alguien tiene fiebre cuando estaacute sobre 100ordmF

En lo recieacuten visto se constata que la escala Fahrenheit tiene puntos de referencia poco

precisos a diferencia de la escala Centiacutegrada Esto hace que actualmente la

escala Fahrenheit tenga su referencia real en la Centiacutegrada

Para pasar de grados Centiacutegrado a grados Fahrenheit usar la siguiente conversioacuten

ordmF = 95ordmC + 32ordmC

Para pasar de grados Fahrenheit a grados Centiacutegrado usar la siguiente conversioacuten

ordmC = (ordmF - 32ordm) x 59

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UNIDAD Ndeg II ESTRUCTURA ATOacuteMICA

Estructura atoacutemica generalidades Partiacuteculas atoacutemicas y subatoacutemicas Modelos Atoacutemicos

Nuacutemero maacutesico y nuacutemero atoacutemico Isoacutetopos e isoacutebaros

Modelos atoacutemicos modernos Nuacutemeros cuaacutenticos Orbitales Regla de construccioacuten atoacutemica

llenado de orbitales Principio de exclusioacuten de Pauling Regla de Hund Tabla perioacutedica

moderna Periacuteodos grupos y subgrupos caracteriacutesticas Tipo de enlace enlace ioacutenico y

covalente

ATOMO Y MOLEacuteCULA

EVOLUCIOacuteN DEL MODELO ATOacuteMICO

1) El primer modelo atoacutemico en 1898 Thompson lo propuso describiendo al aacutetomo como

una esfera con caga positiva en la que estaban incrustadas unas pocas partiacuteculas con carga

negativas llamadas electrones

2) Aacutetomo de Rutherford en 1911 descubrioacute que

a) el aacutetomo estaacute formado por un nuacutecleo central cargado positivamente rodeado de

electrones que giran (siacutemil sistema planetario) alrededor

b) El nuacutecleo concentra casi toda la masa del aacutetomo

c) La masa de las cargas positivas (protones) es aproximadamente igual a la mitad de la

masa del aacutetomo

3) Niveles Espectroscoacutepicos modelo de Borh

Descubrioacute que los electrones de un aacutetomo soacutelo pueden tener determinados valores de

energiacutea Propuso que la energiacutea de un electroacuten estaba relacionada con la distancia de su

orbital al nuacutecleo Por lo tanto los electrones soacutelo giraban en torno al nuacutecleo a determinadas

distancias en oacuterbitas cuantizadas que correspondiacutean a energiacuteas permitidas

Conclusiones

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a) Los electrones pueden girar en oacuterbitas determinadas sin perder energiacutea

b) Estos niveles permitidos o definidos de energiacutea Los electrones no absorben ni emiten

energiacutea Por ello se los denomina niveles estacionarios

c) Cuando el electroacuten gira en la oacuterbita maacutes cercana al nuacutecleo el aacutetomo se encuentra en su

estado maacutes estable ldquoNormalrdquo de energiacutea miacutenima Si el aacutetomo recibe un impulso energeacutetico

externo (luz calor electricidad) el electroacuten puede saltar a otra oacuterbita maacutes alejada es decir

de mayor energiacutea el aacutetomo que contiene el electroacuten en uno de estos estados recibe el

nombre de ldquoAacutetomo Excitadordquo es decir que el aacutetomo absorbe energiacutea cuando el electroacuten

ldquoSaltardquo hacia un nivel maacutes alejado del nuacutecleo y absorbe cuando lo hace hacia eacutel

d) La diferencia de energiacutea al pasar el electroacuten de uno a otro nivel es proporcional a la

radiacioacuten emitida o absorbida multiplicada por una constante ldquohrdquo es decir

E2 ndash E1 = hv o bien E2 ndash E1 = constante h

v

Aacutetomo de SHODINGER 1926 seguacuten el modelo propuesto los electrones no giran en torno

al nuacutecleo sino que se comportan maacutes bien como ondas que se desplazan alrededor del

nuacutecleo a determinada distancia y con determinadas energiacuteas Este modelo resulta ser el

maacutes exacto los fiacutesicos emplean ecuaciones que describen la onda electroacutenica para hallar la

regioacuten del espacio en la que resulta maacutes probable que se encuentre el electroacuten

CONCEPTO DE ORBITAL ATOacuteMICO Seguacuten el principio de indeterminacioacuten debido a la

enorme velocidad del electroacuten soacutelo es posible calcular ldquola probabilidad de hallarlo en una

zona alrededor del nuacutecleo del aacutetomordquo De acuerdo con este razonamiento el electroacuten se

mueve alrededor del nuacutecleo de manera tal que produce una ldquoNube electroacutenicardquo de carga

negativa cuya densidad indica donde es mayor la probabilidad de ubicarlo Aparece asiacute un

nuevo concepto el de orbital atoacutemico que es la regioacuten del espacio alrededor del nuacutecleo

donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten entonces no ocupa una

oacuterbita sino un orbital

El avance en el conocimiento ha dado lugar al modelo atoacutemico actual propuesto por la

Mecaacutenica Cuaacutentica (modelo de Schroumldinger)

El modelo de Bohr es un modelo unidimensional que utiliza un nuacutemero (n) para describir la

distribucioacuten de electrones en el aacutetomo El modelo de Schroumldinger permite que el electroacuten

ocupe un espacio tridimensional Por lo tanto requiere tres nuacutemeros conocidos como

nuacutemeros cuaacutenticos para describir los orbitales en los que se puede encontrar al electroacuten

El nuacutemero cuaacutentico principal ldquonrdquo describe el tamantildeo del orbital por ejemplo los

orbitales para los cuales n = 2 son maacutes grandes que aquellos para los cuales n = 1

Puede tomar cualquier valor entero empezando desde 1

n = 1 2 3 4 etc

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El nuacutemero cuaacutentico del momento angular orbital ldquolrdquo describe la forma del orbital

atoacutemico Puede tomar todos los valores naturales desde 0 hasta n-1 (siendo n el valor del

nuacutemero cuaacutentico principal) Por ejemplo si n = 5 los valores del son

I = 0 1 2 3 4

Se designa a los orbitales atoacutemicos en funcioacuten del valor del nuacutemero cuaacutentico secundario l

como

l = 0 orbital s (sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

El nuacutemero cuaacutentico magneacutetico ldquomrdquo determina la orientacioacuten espacial del orbital Se

denomina magneacutetico porque esta orientacioacuten espacial se acostumbra a definir en relacioacuten a

un campo magneacutetico externo Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l Por ejemplo si

l = 2 los valores posibles para m son

m = -2 -1 0 1 2

El nuacutemero cuaacutentico de espiacuten ldquosrdquo soacutelo puede tomar dos valores +12 y -12 Indican el

sentido de la rotacioacuten del electroacuten sobre su eje como las ajugas del reloj o en sentido

contrario

Capas y Subcapas principales

Todos los orbitales con el mismo valor del nuacutemero cuaacutentico principal n se encuentran en la

misma capa electroacutenica principal o nivel principal y todos los orbitales con los mismos

valores de n y ml estaacuten en la misma subcapa o subnivel

El nuacutemero de subcapas en una capa principal es igual al nuacutemero cuaacutentico principal esto es

hay una subcapa en la capa principal con n = 1 dos subcapas en la capa 37 principal con n

= 2 y asiacute sucesivamente El nombre dado a una subcapa independientemente de la capa

principal en la que se encuentre estaacute determinado por el nuacutemero cuaacutentico l de manera que

como se ha indicado anteriormente ml=0 (subcapa s) ml=1 (subcapa p) ml=2 (subcapa d)

y m = 3 (subcapa f)

El nuacutemero de orbitales en una subcapa es igual al nuacutemero de valores permitidos de m para

un valor particular de m por lo que el nuacutemero de orbitales en una subcapa es 2m + 1 Los

nombres de los orbitales son los mismos que los de las subcapas en las que aparecen

Orbitales s Orbitales p Orbitales d Orbitales f

l = 0 l = 1 l = 2 l = 3

m = 0 m = -1 0 1 m = -2 -1 0 1 2 m = -3 -2 -1 0 1 2 3

Un orbital s en una subcapa s

Tres orbitales p en una subcapa p

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Cinco orbitales d en una subcapa d

Siete orbitales f en una subcapa f

Forma y tamantildeos de los orbitales

Los orbitales s (m = 0) tienen forma esfeacuterica El tamantildeo de este orbital depende del valor del

nuacutemero cuaacutentico principal un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital

2s

Los orbitales p (m = 1) estaacuten formados por dos loacutebulos ideacutenticos que se proyectan a lo largo

de un eje La zona de unioacuten de ambos loacutebulos coincide con el nuacutecleo atoacutemico Hay tres

orbitales p (m =-1 m = 0 y m = +1) de ideacutentica forma que difieren soacutelo en su orientacioacuten a lo

largo de los ejes x y o z

Los orbitales d (m = 2) tambieacuten estaacuten formados por loacutebulos Hay cinco tipos de orbitales d

(que corresponden a m = -2 -1 0 1 2)

Los orbitales f (m = 3) tambieacuten tienen un aspecto multilobular Existen siete tipos de orbitales

f (que corresponden a m = -3 -2 -1 0 +1 +2 +3)

A continuacioacuten utilizaremos los nuacutemeros cuaacutenticos para describir la estructura electroacutenica

del aacutetomo de hidroacutegeno

El uacutenico electroacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno se encuentra en el nivel de energiacutea maacutes bajo es

decir n = 1 y dado que la primera capa principal contiene soacutelo un orbital s el nuacutemero

cuaacutentico orbital es m = 0 El uacutenico valor posible para el nuacutemero cuaacutentico magneacutetico es m = 0

Cualquiera de los dos estados de spin son posibles para el electroacuten

ORBITALES S

ORBITALES P

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AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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18

Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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20

de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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21

creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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22

Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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23

ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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25

Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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31

MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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38

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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39

Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Page 4: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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4

FENOacuteMENO es todo cambio que en sus propiedades en su estructura o en sus relaciones

presentan las sustancias o los cuerpos Clasificacioacuten de los Fenoacutemenos

1) Fenoacutemeno Fiacutesico

a) Se puede repetir con la sustancia inicial

b) El cambio que experimenta la sustancia no es permanente pues no afecta a su

composicioacuten molecular

c) Ej calentar hierro y luego dejar enfriar Posteriormente puede volverse a calentar y

enfriar Transformacioacuten aguandashhielo hielo-agua

2) Fenoacutemeno Quiacutemico

a) No se puede repetir con la misma sustancia inicial

b) El cambio que experimenta la sustancia es permanente pues se afecta su estructura

molecular

c) Ej combustioacuten del papel

PROPIEDADES DE LA MATERIA una propiedad de la materia es una cualidad que puede

ser apreciada por nuestros sentidos (caracteres organoleacutepticos) o determinada por

mediciones (constantes fiacutesicas o especiacuteficas)

1 CARACTERES ORGANOLEPTICOS color textura olor permiten diferenciar o

identificar

2 CONSTANTES FIacuteSICAS O ESPECIacuteFICAS

a) PROPIEDADES FIacuteSICAS punto de fusioacuten punto de ebullicioacuten densidad calor

especiacutefico

b) PROPIEDADES QUIacuteMICAS son aquellas que se manifiestan en las sustancias cuando

se ponen en contacto con otra sustancia oxidacioacuten reaccioacuten frente al aacutecido

Propiedades Extensivas dependen de la cantidad de materia que constituye el sistema

ejemplo masa volumen

Propiedades Intensivas no dependen de la cantidad de materia que constituye el

sistema Por ejemplo punto de ebullicioacuten

TEORIacuteA CINEacuteTICO MOLECULAR Teoriacutea cineacutetica de la materia (Maxwell Clasius)

Seguacuten esta teoriacutea las moleacuteculas de las sustancias se hallan en agitacioacuten al existir entre

ellas fuerzas de atraccioacuten que tienden a mantenerlas unidas en contra de las de repulsioacuten

originadas por su energiacutea cineacutetica

Las fuerzas de atraccioacuten que son deacutebiles cuando las moleacuteculas estaacuten alejadas e intensas

cuando se aproximan se denominan ldquoFUERZAS DE VAN DER WAALSrdquo

ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LA MATERIA de la diferente intensidad de las fuerzas de

atraccioacuten y de repulsioacuten molecular dependen 3 estados fiacutesicos caracteriacutesticos de la materia

que se detallan a continuacioacuten

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ESTADO SOacuteLIDO ESTADO LIQUIDO ESTADO GASEOSO

Poseen forma propia No tienen forma

propia pero siacute

volumen propio

No tienen forma ni volumen propio

Sus moleacuteculas se hallan en

estado de ordenacioacuten

regular

Sus moleacuteculas no se

hallan en estado de

ordenacioacuten regular

Moleacuteculas con mucha movilidad

necesitando espacios grandes con

respecto a su propio volumen

Poseen Fuerza expansiva

El estado soacutelido verdadero

se halla asociado a una

forma cristalina definida

Tiene superficie

plana y horizontal

No tiene superficie libre

No son compresibles y su

volumen cambia poco con

la presioacuten

Se comprimen con

dificultad

Son faacutecilmente compresibles

Entre sus moleacuteculas

predominan las fuerzas de

atraccioacuten fuerzas de Van

der Waals

Las fuerzas de

repulsioacuten y de

atraccioacuten se hallan

en equilibrio

Predominan entre sus moleacuteculas las

fuerzas de repulsioacuten

Las fuerzas de Van der Waals son

despreciables

FUSION pasaje del estado soacutelido al liacutequido producido por accioacuten del calor A una

determinada temperatura se denomina ldquoPunto de Fusioacutenrdquo Las fuerzas de atraccioacuten

disminuyen y el cuerpo pasa al estado liacutequido Ej hielo azufre plomo hierro etc

LEYES DE FUSIOacuteN

1) Cada sustancia pura tiene una temperatura de fusioacuten propia

2) Mientras dura la fusioacuten de una sustancia pura la temperatura permanece constante

3) La temperatura de fusioacuten depende de la presioacuten exterior

SOLIDIFICACIOacuteN pasaje del estado liacutequido al soacutelido producido por disminucioacuten de la

temperatura Ej Agua (friacuteo) rarr Hielo

El agua se congela a la temperatura de 0degC si la presioacuten exterior es normal

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El hielo funde en iguales condiciones a la temperatura de 0degC

Esto nos indica que 0degC es la temperatura de equilibrio para el sistema HIELO-AGUA

Si al sistema se le proporciona calor el hielo se fundiraacute

Si en cambio se le quita calor el agua se solidificaraacute

VAPORIZACIOacuteN se engloban bajo este nombre los fenoacutemenos de evaporacioacuten y ebullicioacuten

EVAPORACIOacuteN si las moleacuteculas de un liacutequido aumentan su energiacutea interna las maacutes

proacuteximas a la superficie (que ademaacutes tienen fuerzas de atraccioacuten de menor intensidad que

las que se hallan maacutes abajo) abandonan el estado liacutequido y pasan al estado gaseoso

Las moleacuteculas que escapan llevan mucha energiacutea interna y le restan a la que posee la

masa liacutequida por eso la temperatura del liacutequido disminuye mientras se produce la

evaporacioacuten La evaporacioacuten es el pasaje del estado liacutequido al estado de vapor o de gas que

se verifica en la superficie del liacutequido La rapidez con que se efectuacutea la evaporacioacuten

depende de varios factores La naturaleza del liacutequido los que evaporan raacutepidamente se

denominan volaacutetiles (sulfuro de carbono y cloroformo) Los no volaacutetiles lo hacen con lentitud

Ej Agua mercurio La superficie expuesta cuanto mayor la superficie mayor velocidad de

evaporacioacuten La presioacuten exterior la velocidad de evaporacioacuten es proporcional a la diferencia

entre la presioacuten del vapor del liacutequido y la presioacuten del vapor en la atmoacutesfera (por esta razoacuten la

ropa huacutemeda tarda en secar los diacuteas de mucha humedad porque la diferencia es casi nula)

La circulacioacuten de una corriente de aire sobre el liacutequido las telas mojadas secan maacutes

raacutepidamente con el viento

EBULLICIOacuteN si a un liacutequido se le suministra calor muchas de sus moleacuteculas adquieren

energiacutea interna suficiente como para pasar a la fase gaseosa El pasaje del vapor se

produce en varios puntos de la masa del liacutequido incluida la superficie Estas porciones

gaseosas ascienden a la superficie formando burbujas ldquoel liacutequido entra en Ebullicioacutenrdquo

Ebullicioacuten es el pasaje del estado liacutequido al gaseoso que se cumple en el seno y en la

superficie del liacutequido Cada liacutequido tiene una temperatura de ebullicioacuten que le es propia y lo

caracteriza (constante fiacutesica) Mientras dura la ebullicioacuten de un liacutequido la temperatura de sus

vapores permanece constante La presioacuten que soporta el liacutequido modifica su temperatura de

ebullicioacuten Si la presioacuten que soporta un liacutequido que se ejerce sobre una masa de agua es

menor de 1 atm (76 cm de mercurio) la ebullicioacuten se produce a menos de 100degC Si la

presioacuten es mayor tambieacuten aumenta la temperatura a la que el liacutequido ebulle

VAPORES Y GASES Los vapores como el agua por efecto de enfriamiento o compresioacuten

pasan al estado liacutequido ldquose condensanrdquo Los gases como el CO2 para pasar al estado

liacutequido deben enfriarse hasta cierta temperatura y luego comprimirse entonces ldquoLICUANrdquo

TEMPERATURA CRIacuteTICA es aquella que por encima de la cual no es posible licuar a

ninguacuten gas ldquocualquiera sea la presioacutenrdquo

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VOLATILIZACION Y SUBLIMACION El pasaje del estado soacutelido al gaseoso sin pasar por el

estado liacutequido se denomina volatilizacioacuten El pasaje del estado gaseoso al soacutelido sin pasar

por el estado liacutequido se denomina sublimacioacuten Ejemplos naftalina yodo aacutecido benzoico Si

un soacutelido volatiliza sus vapores pueden sublimar

La materia existe en diferentes fases o estados Modificando la temperatura y la presioacuten de

una porcioacuten de materia eacutesta puede pasar de uno de sus estados (soacutelido liacutequido o gaseoso)

a otro se trata de una transicioacuten de fase o cambio de estado

SISTEMAS MATERIALES toda porcioacuten del universo que se aiacutesla real o imaginariamente

para su estudio Es un cuerpo o un conjunto de cuerpo o de partes de un cuerpo o una

porcioacuten de universo que aislamos convenientemente para someterlo a estudio

ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LOS SISTEMAS (CLASIFICACION)

Sistemas Homogeacuteneos

Son aquellos que en todos los puntos de su masa poseen las mismas propiedades

intensivas

Diluyendo sal en agua (solucioacuten) y determinando luego las propiedades intensivas de varias

porciones diferentes extraiacutedas de la solucioacuten se podraacute comprobar que las propiedades

intensivas de todas las porciones son iguales ldquoSe considera que el sistema agua salada es

un sistema homogeacuteneo

Todo sistema homogeacuteneo se caracteriza por presentar continuidad cuando se lo observa a

simple vista al microscopio y aun al ultramicroscopio

Si analizamos las propiedades intensivas de la muestra de agua pura (punto de ebullicioacuten

de fusioacuten densidad) Veremos que ella permanece constante para cualquier porcioacuten de

agua que se considere igualmente en el cloruro de sodio (sal)

Sistemas Heterogeacuteneos

Son aquellos que presentan distintas propiedades intensivas en por lo menos 2 de sus

puntos Si analizamos un sistema constituido por agua y nafta comprobaremos que no

posee homogeneidad ya que puede discriminarse a simple vista entre la zona ocupada por

un liacutequido y la que ocupa el otro Esta disposicioacuten demuestra que las densidades son

distintas

Sistema Inhomogeacuteneo Es aquel cuyas propiedades intensivas variacutean en forma gradual y

continua Puntos proacuteximos en estos sistemas tienen propiedades semejantes pero si se

analizan porciones muy separadas unas de otras se exhiben propiedades diferentes Ej

atmoacutesfera terrestre

FASE es cada uno de los sistemas homogeacuteneos que componen un sistema heterogeacuteneo

Las fases estaacuten separadas unas de otras en los sistemas heterogeacuteneos por superficies

llamadas interfases Los sistemas inhomogeacuteneos no presentan interfases bien

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determinadas Las fases pueden presentar cualquiera de los 3 estados fiacutesicos y estaacuten

separadas entre siacute por superficies netas y definidas

SEPARACIOacuteN DE FASES en la naturaleza los sistemas homogeacuteneos suelen formar parte

de sistemas heterogeacuteneos cuyas fases es necesario separar Para ello se emplean diversos

meacutetodos cuyas caracteriacutesticas dependen del estado fiacutesico que presentan fases

Solubilizacioacuten Permite separar un soacutelido soluble de otro insoluble Ej Arena y sal Si se

antildeade agua al sistema la sal se disuelve complementando con filtracioacuten y evaporacioacuten

Tamizacioacuten meacutetodo de separacioacuten se emplea cuando el sistema heterogeacuteneo estaacute

formado por fases soacutelidas cuyas partiacuteculas son de diferente tamantildeo Ej para separar la

arena del canto rodado se utiliza un tamiz o malla metaacutelica Las partiacuteculas de mayor tamantildeo

quedan sobre el tamiz y las maacutes pequentildeas la atraviesan

Levigacioacuten se separan sistemas heterogeacuteneos formados por fases soacutelidas de distinta

densidad Ej para separar el oro de las arenas auriacuteferas se hace pasar sobre el sistema

una corriente de agua que arrastra el componente maacutes liviano (arena) y deja el maacutes pesado

(oro)

Flotacioacuten se separan sistemas heterogeacuteneos en reposo formado por soacutelidos de distinta

densidad tales como arena y partiacuteculas de corcho Si se sumerge el sistema en un liacutequido

de densidad intermedia ej agua la fase maacutes liviana flota y la pesada se deposita en el

fondo del recipiente

Filtracioacuten separa una fase soacutelida dispersa en un medio liacutequido tal como talco en agua El

material filtrante es papel de filtro tambieacuten se utiliza arena carboacuten en polvo amianto

algodoacuten

Decantacioacuten separa las fases de un sistema heterogeacuteneo formado por liacutequidos no

miscibles (no solubles entre siacute) de distinta densidad ej agua y nafta Si se deja el sistema

en reposo por diferencia de densidad se separan ambas fases la nafta sobrenada y el

agua se deposita en el fondo En los laboratorios se emplean recipientes especiales

denominados ampollas o embudos de decantacioacuten Cuando se abre la llave el liacutequido que

ocupa la posicioacuten inferior circula hacia abajo y ambas raciones se separan La decantacioacuten

se emplea tambieacuten para separar una fase soacutelida dispersa en un liacutequido tal como arena en

agua por diferencia de densidad la arena se deposita en el fondo luego se inclina el

recipiente eliminando el agua

Centrifugacioacuten se emplea para acelerar el proceso de decantacioacuten sometiendo el

sistema a una rotacioacuten La fuerza centriacutefuga que actuacutea sobre las fases permite la separacioacuten

de las mismas con mayor rapidez

Dilucioacuten se aplica cuando una de las fases es soluble en un determinado solvente

mientras la otra no lo es Un sistema formado por arena y sal puede ser separado

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introducieacutendolo en un recipiente que contiene agua luego de agitar el sistema para permitir

la disolucioacuten de la sal se lo somete a filtracioacuten separaacutendose asiacute la arena del agua salada A

su vez se separa el agua de la sal por evaporacioacuten del disolvente

Sublimacioacuten permite separar aquellas fases capaces de sublimar asiacute ocurre en el caso

de un sistema constituido por yodo y arena El yodo sublima por efecto del calor y se

convierte en vapor adoptando luego nuevamente el estado soacutelido al tomar contacto con una

superficie friacutea

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS

a) SUSTANCIAS PURAS son sistemas homogeacuteneos que estaacuten formados por una sola

sustancia Poseen propiedades especiacuteficas o intensivas o constantes Resisten

procedimientos mecaacutenicos y fiacutesicos de anaacutelisis

b) SOLUCIONES son tambieacuten sistemas homogeacuteneos pero se hallan formadas por maacutes de

una sustancia por lo que pueden separarse en fracciones (sal-agua) por medios fiacutesicos

Ej destilacioacuten

A estos procedimientos por los cuales puede separarse un sistema homogeacuteneo en dos o

maacutes fracciones se denominan ldquoMeacutetodos de Fraccionamientordquo

FRACCIONAMIENTO DE AGUNOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS (SOLUCIONES)

Destilacioacuten simple se emplea para separar un liacutequido de las sales disueltas en eacutel Asiacute es

posible obtener agua pura a partir de agua de mar Si la solucioacuten es llevada a una

temperatura adecuada el agua se vaporiza separaacutendose de la sal disuelta en ella Al

condensar el vapor de agua obtenemos nuevamente agua en estado liacutequido

Destilacioacuten fraccionada se emplea para separar liacutequidos volaacutetiles que tengan puntos de

ebullicioacuten diferentes En la praacutectica se utilizan dispositivos llamados columnas rectificadoras

o deflagmadores permiten una separacioacuten definida de los liacutequidos

Cristalizacioacuten empleado para obtener un soacutelido disuelto en un liacutequido siempre que aquel

tenga la propiedad de cristalizar Por evaporacioacuten del disolvente se separa el soacutelido

cristalino Es posible obtener sal a partir del agua salada dejando simplemente que el agua

se evapore

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Cromatografiacutea en papel esta teacutecnica se basa en el principio por el cual varios solutos en

contacto con dos disolventes no miscibles entre siacute se reparten entre ellos Esta distribucioacuten

se realizaraacute de acuerdo con la solubilidad de cada uno de los solutos en cada disolvente

SOLUCIONES sistemas dispersos Homogeacuteneos 1 FASE

DISPERSIONES sistemas dispersos Heterogeacuteneos VARIAS FASES

En estos sistemas dispersos se distinguen dos medios

a) El medio externo o fase dispersante

b) El medio interno o fase dispersa

FASE DISPERSANTE O EXTERNA FASE DISPERSA O INTERNA

Tinta China AGUA NEGRO DE HUMO

Niebla AIRE AGUA

Agua azucarada 1 sola fase AGUA AZUCAR

CARACTERES DE LOS SISTEMAS DISPERSOS O MEZCLAS

a) Los componentes de las mezclas conservan sus propiedades

b) Intervienen en proporciones variadas

c) En ellos hay diferentes clases de moleacuteculas

d) Cuando son homogeacuteneos se pueden fraccionar

e) Cuando son heterogeacuteneos se pueden separar en fases

CASOS POSIBLES DE SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten sea el estado fiacutesico del dispersante (Solvente) y el Disperso (soluto) existen casos

posibles de mezclas o sistemas dispersos

Dispersante

(Solvente)

MEZCLAS EJEMPLOS

GASEOSO

GAS EN GAS AIRE

LIQUIDO EN GAS NIEBLA

SOacuteLIDO EN GAS HUMO

LIQUIDOS

GAS EN LIacuteQUIDO OXIGENO EN AGUA

LIQUIDO EN LIQUIDO ACEITE EN AGUA

SOacuteLIDO EN LIQUIDO SAL EN AGUA

SOacuteLIDOS

GAS EN SOacuteLIDO HIELO CON AIRE

LIQUIDO EN SOacuteLIDO AZUCAR HUMEDA

SOacuteLIDO EN SOacuteLIDO ARENA Y AZUFRE EN

POLVO

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CLASIFICACIOacuteN DE LOS SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten el grado de divisioacuten de las partiacuteculas dispersas los sistemas dispersos se clasifican

en

1) Dispersiones Macroscoacutepicas o Groseras sistema heterogeacuteneo mayor a 500000

Amstrong (50 μm) Ejemplo agua-arena

2) Dispersiones finas sistemas heterogeacuteneos visibles al microscopio Menores a 500000

Amstrong (50 μm) y mayores a 10 3 Amstrong (01 μm)

Toman distintos nombres seguacuten el estado fiacutesico de los medios dispersos o dispersantes

a) Emulsiones ambos medios liacutequidos (leche Crema + Suero)

b) Suspensiones medio dispersante liacutequido y disperso soacutelido (Tinta China)

3) Dispersiones o sistemas coloidales marcan el liacutemite entre ambos sistemas Homogeacuteneo y

Heterogeacuteneo visibles al ultramicroscopio entre 01 μm y 0001μm

4) Soluciones verdaderas las partiacuteculas dispersas son moleacuteculas o iones menores a 0001

μm Sistemas homogeacuteneos sal en agua azuacutecar en agua

ENERGIA Es la capacidad que tienen los cuerpos para generar trabajo La Energiacutea puede

manifestarse de diferentes maneras en forma de movimiento (cineacutetica) de posicioacuten

(potencial) de calor de electricidad de radiaciones electromagneacuteticas etc Seguacuten sea el

proceso En nuestra asignatura nos interesa la Energiacutea quiacutemica es la que se produce en

las reacciones quiacutemicas Una pila o una bateriacutea poseen este tipo de energiacutea como tambieacuten

la que posee el carboacuten y que se manifiesta al quemarlo

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Representacioacuten de los tipos de energiacutea

TEMPERATURA Es una medida de la cantidad de calor de los cuerpos Para medirla se

utilizan termoacutemetros El desarrollo de teacutecnicas para la medicioacuten de la temperatura ha pasado

por un largo proceso histoacuterico ya que es necesario darle un valor numeacuterico a una idea

intuitiva como es el friacuteo o el calor Los termoacutemetros pueden ser calibrados de acuerdo a una

multitud de escalas que dan lugar a unidades de medicioacuten de la temperatura En el Sistema

Internacional de Unidades la unidad de temperatura es el kelvin (K) y la escala

correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta que asocia el valor laquocero kelvinraquo (0

K) al laquocero absolutoraquo y se graduacutea con un tamantildeo de grado igual al del grado Celsius Sin

embargo fuera del aacutembito cientiacutefico el uso de otras escalas de temperatura es comuacuten La

escala maacutes extendida es la escala Celsius llamada laquocentiacutegradaraquo y en mucha menor

medida y praacutecticamente solo en los Estados Unidos la escala Fahrenheit Unidades de

medidas en el caso de la escala Centiacutegrado la unidad de medida corresponde a 1100 entre

el punto triple del agua y la temperatura de ebullicioacuten del agua a 1 atmoacutesfera de presioacuten

Para la escala Fahrenheit su unidad de medida se define como 59 de 1ordmC Antiguamente el

100ordmF correspondiacutea a la temperatura media del cuerpo humano (reflejo de la formacioacuten

meacutedica de su creador) Asiacute alguien tiene fiebre cuando estaacute sobre 100ordmF

En lo recieacuten visto se constata que la escala Fahrenheit tiene puntos de referencia poco

precisos a diferencia de la escala Centiacutegrada Esto hace que actualmente la

escala Fahrenheit tenga su referencia real en la Centiacutegrada

Para pasar de grados Centiacutegrado a grados Fahrenheit usar la siguiente conversioacuten

ordmF = 95ordmC + 32ordmC

Para pasar de grados Fahrenheit a grados Centiacutegrado usar la siguiente conversioacuten

ordmC = (ordmF - 32ordm) x 59

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UNIDAD Ndeg II ESTRUCTURA ATOacuteMICA

Estructura atoacutemica generalidades Partiacuteculas atoacutemicas y subatoacutemicas Modelos Atoacutemicos

Nuacutemero maacutesico y nuacutemero atoacutemico Isoacutetopos e isoacutebaros

Modelos atoacutemicos modernos Nuacutemeros cuaacutenticos Orbitales Regla de construccioacuten atoacutemica

llenado de orbitales Principio de exclusioacuten de Pauling Regla de Hund Tabla perioacutedica

moderna Periacuteodos grupos y subgrupos caracteriacutesticas Tipo de enlace enlace ioacutenico y

covalente

ATOMO Y MOLEacuteCULA

EVOLUCIOacuteN DEL MODELO ATOacuteMICO

1) El primer modelo atoacutemico en 1898 Thompson lo propuso describiendo al aacutetomo como

una esfera con caga positiva en la que estaban incrustadas unas pocas partiacuteculas con carga

negativas llamadas electrones

2) Aacutetomo de Rutherford en 1911 descubrioacute que

a) el aacutetomo estaacute formado por un nuacutecleo central cargado positivamente rodeado de

electrones que giran (siacutemil sistema planetario) alrededor

b) El nuacutecleo concentra casi toda la masa del aacutetomo

c) La masa de las cargas positivas (protones) es aproximadamente igual a la mitad de la

masa del aacutetomo

3) Niveles Espectroscoacutepicos modelo de Borh

Descubrioacute que los electrones de un aacutetomo soacutelo pueden tener determinados valores de

energiacutea Propuso que la energiacutea de un electroacuten estaba relacionada con la distancia de su

orbital al nuacutecleo Por lo tanto los electrones soacutelo giraban en torno al nuacutecleo a determinadas

distancias en oacuterbitas cuantizadas que correspondiacutean a energiacuteas permitidas

Conclusiones

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a) Los electrones pueden girar en oacuterbitas determinadas sin perder energiacutea

b) Estos niveles permitidos o definidos de energiacutea Los electrones no absorben ni emiten

energiacutea Por ello se los denomina niveles estacionarios

c) Cuando el electroacuten gira en la oacuterbita maacutes cercana al nuacutecleo el aacutetomo se encuentra en su

estado maacutes estable ldquoNormalrdquo de energiacutea miacutenima Si el aacutetomo recibe un impulso energeacutetico

externo (luz calor electricidad) el electroacuten puede saltar a otra oacuterbita maacutes alejada es decir

de mayor energiacutea el aacutetomo que contiene el electroacuten en uno de estos estados recibe el

nombre de ldquoAacutetomo Excitadordquo es decir que el aacutetomo absorbe energiacutea cuando el electroacuten

ldquoSaltardquo hacia un nivel maacutes alejado del nuacutecleo y absorbe cuando lo hace hacia eacutel

d) La diferencia de energiacutea al pasar el electroacuten de uno a otro nivel es proporcional a la

radiacioacuten emitida o absorbida multiplicada por una constante ldquohrdquo es decir

E2 ndash E1 = hv o bien E2 ndash E1 = constante h

v

Aacutetomo de SHODINGER 1926 seguacuten el modelo propuesto los electrones no giran en torno

al nuacutecleo sino que se comportan maacutes bien como ondas que se desplazan alrededor del

nuacutecleo a determinada distancia y con determinadas energiacuteas Este modelo resulta ser el

maacutes exacto los fiacutesicos emplean ecuaciones que describen la onda electroacutenica para hallar la

regioacuten del espacio en la que resulta maacutes probable que se encuentre el electroacuten

CONCEPTO DE ORBITAL ATOacuteMICO Seguacuten el principio de indeterminacioacuten debido a la

enorme velocidad del electroacuten soacutelo es posible calcular ldquola probabilidad de hallarlo en una

zona alrededor del nuacutecleo del aacutetomordquo De acuerdo con este razonamiento el electroacuten se

mueve alrededor del nuacutecleo de manera tal que produce una ldquoNube electroacutenicardquo de carga

negativa cuya densidad indica donde es mayor la probabilidad de ubicarlo Aparece asiacute un

nuevo concepto el de orbital atoacutemico que es la regioacuten del espacio alrededor del nuacutecleo

donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten entonces no ocupa una

oacuterbita sino un orbital

El avance en el conocimiento ha dado lugar al modelo atoacutemico actual propuesto por la

Mecaacutenica Cuaacutentica (modelo de Schroumldinger)

El modelo de Bohr es un modelo unidimensional que utiliza un nuacutemero (n) para describir la

distribucioacuten de electrones en el aacutetomo El modelo de Schroumldinger permite que el electroacuten

ocupe un espacio tridimensional Por lo tanto requiere tres nuacutemeros conocidos como

nuacutemeros cuaacutenticos para describir los orbitales en los que se puede encontrar al electroacuten

El nuacutemero cuaacutentico principal ldquonrdquo describe el tamantildeo del orbital por ejemplo los

orbitales para los cuales n = 2 son maacutes grandes que aquellos para los cuales n = 1

Puede tomar cualquier valor entero empezando desde 1

n = 1 2 3 4 etc

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El nuacutemero cuaacutentico del momento angular orbital ldquolrdquo describe la forma del orbital

atoacutemico Puede tomar todos los valores naturales desde 0 hasta n-1 (siendo n el valor del

nuacutemero cuaacutentico principal) Por ejemplo si n = 5 los valores del son

I = 0 1 2 3 4

Se designa a los orbitales atoacutemicos en funcioacuten del valor del nuacutemero cuaacutentico secundario l

como

l = 0 orbital s (sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

El nuacutemero cuaacutentico magneacutetico ldquomrdquo determina la orientacioacuten espacial del orbital Se

denomina magneacutetico porque esta orientacioacuten espacial se acostumbra a definir en relacioacuten a

un campo magneacutetico externo Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l Por ejemplo si

l = 2 los valores posibles para m son

m = -2 -1 0 1 2

El nuacutemero cuaacutentico de espiacuten ldquosrdquo soacutelo puede tomar dos valores +12 y -12 Indican el

sentido de la rotacioacuten del electroacuten sobre su eje como las ajugas del reloj o en sentido

contrario

Capas y Subcapas principales

Todos los orbitales con el mismo valor del nuacutemero cuaacutentico principal n se encuentran en la

misma capa electroacutenica principal o nivel principal y todos los orbitales con los mismos

valores de n y ml estaacuten en la misma subcapa o subnivel

El nuacutemero de subcapas en una capa principal es igual al nuacutemero cuaacutentico principal esto es

hay una subcapa en la capa principal con n = 1 dos subcapas en la capa 37 principal con n

= 2 y asiacute sucesivamente El nombre dado a una subcapa independientemente de la capa

principal en la que se encuentre estaacute determinado por el nuacutemero cuaacutentico l de manera que

como se ha indicado anteriormente ml=0 (subcapa s) ml=1 (subcapa p) ml=2 (subcapa d)

y m = 3 (subcapa f)

El nuacutemero de orbitales en una subcapa es igual al nuacutemero de valores permitidos de m para

un valor particular de m por lo que el nuacutemero de orbitales en una subcapa es 2m + 1 Los

nombres de los orbitales son los mismos que los de las subcapas en las que aparecen

Orbitales s Orbitales p Orbitales d Orbitales f

l = 0 l = 1 l = 2 l = 3

m = 0 m = -1 0 1 m = -2 -1 0 1 2 m = -3 -2 -1 0 1 2 3

Un orbital s en una subcapa s

Tres orbitales p en una subcapa p

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Cinco orbitales d en una subcapa d

Siete orbitales f en una subcapa f

Forma y tamantildeos de los orbitales

Los orbitales s (m = 0) tienen forma esfeacuterica El tamantildeo de este orbital depende del valor del

nuacutemero cuaacutentico principal un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital

2s

Los orbitales p (m = 1) estaacuten formados por dos loacutebulos ideacutenticos que se proyectan a lo largo

de un eje La zona de unioacuten de ambos loacutebulos coincide con el nuacutecleo atoacutemico Hay tres

orbitales p (m =-1 m = 0 y m = +1) de ideacutentica forma que difieren soacutelo en su orientacioacuten a lo

largo de los ejes x y o z

Los orbitales d (m = 2) tambieacuten estaacuten formados por loacutebulos Hay cinco tipos de orbitales d

(que corresponden a m = -2 -1 0 1 2)

Los orbitales f (m = 3) tambieacuten tienen un aspecto multilobular Existen siete tipos de orbitales

f (que corresponden a m = -3 -2 -1 0 +1 +2 +3)

A continuacioacuten utilizaremos los nuacutemeros cuaacutenticos para describir la estructura electroacutenica

del aacutetomo de hidroacutegeno

El uacutenico electroacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno se encuentra en el nivel de energiacutea maacutes bajo es

decir n = 1 y dado que la primera capa principal contiene soacutelo un orbital s el nuacutemero

cuaacutentico orbital es m = 0 El uacutenico valor posible para el nuacutemero cuaacutentico magneacutetico es m = 0

Cualquiera de los dos estados de spin son posibles para el electroacuten

ORBITALES S

ORBITALES P

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AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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20

de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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36

Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Page 5: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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5

ESTADO SOacuteLIDO ESTADO LIQUIDO ESTADO GASEOSO

Poseen forma propia No tienen forma

propia pero siacute

volumen propio

No tienen forma ni volumen propio

Sus moleacuteculas se hallan en

estado de ordenacioacuten

regular

Sus moleacuteculas no se

hallan en estado de

ordenacioacuten regular

Moleacuteculas con mucha movilidad

necesitando espacios grandes con

respecto a su propio volumen

Poseen Fuerza expansiva

El estado soacutelido verdadero

se halla asociado a una

forma cristalina definida

Tiene superficie

plana y horizontal

No tiene superficie libre

No son compresibles y su

volumen cambia poco con

la presioacuten

Se comprimen con

dificultad

Son faacutecilmente compresibles

Entre sus moleacuteculas

predominan las fuerzas de

atraccioacuten fuerzas de Van

der Waals

Las fuerzas de

repulsioacuten y de

atraccioacuten se hallan

en equilibrio

Predominan entre sus moleacuteculas las

fuerzas de repulsioacuten

Las fuerzas de Van der Waals son

despreciables

FUSION pasaje del estado soacutelido al liacutequido producido por accioacuten del calor A una

determinada temperatura se denomina ldquoPunto de Fusioacutenrdquo Las fuerzas de atraccioacuten

disminuyen y el cuerpo pasa al estado liacutequido Ej hielo azufre plomo hierro etc

LEYES DE FUSIOacuteN

1) Cada sustancia pura tiene una temperatura de fusioacuten propia

2) Mientras dura la fusioacuten de una sustancia pura la temperatura permanece constante

3) La temperatura de fusioacuten depende de la presioacuten exterior

SOLIDIFICACIOacuteN pasaje del estado liacutequido al soacutelido producido por disminucioacuten de la

temperatura Ej Agua (friacuteo) rarr Hielo

El agua se congela a la temperatura de 0degC si la presioacuten exterior es normal

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6

El hielo funde en iguales condiciones a la temperatura de 0degC

Esto nos indica que 0degC es la temperatura de equilibrio para el sistema HIELO-AGUA

Si al sistema se le proporciona calor el hielo se fundiraacute

Si en cambio se le quita calor el agua se solidificaraacute

VAPORIZACIOacuteN se engloban bajo este nombre los fenoacutemenos de evaporacioacuten y ebullicioacuten

EVAPORACIOacuteN si las moleacuteculas de un liacutequido aumentan su energiacutea interna las maacutes

proacuteximas a la superficie (que ademaacutes tienen fuerzas de atraccioacuten de menor intensidad que

las que se hallan maacutes abajo) abandonan el estado liacutequido y pasan al estado gaseoso

Las moleacuteculas que escapan llevan mucha energiacutea interna y le restan a la que posee la

masa liacutequida por eso la temperatura del liacutequido disminuye mientras se produce la

evaporacioacuten La evaporacioacuten es el pasaje del estado liacutequido al estado de vapor o de gas que

se verifica en la superficie del liacutequido La rapidez con que se efectuacutea la evaporacioacuten

depende de varios factores La naturaleza del liacutequido los que evaporan raacutepidamente se

denominan volaacutetiles (sulfuro de carbono y cloroformo) Los no volaacutetiles lo hacen con lentitud

Ej Agua mercurio La superficie expuesta cuanto mayor la superficie mayor velocidad de

evaporacioacuten La presioacuten exterior la velocidad de evaporacioacuten es proporcional a la diferencia

entre la presioacuten del vapor del liacutequido y la presioacuten del vapor en la atmoacutesfera (por esta razoacuten la

ropa huacutemeda tarda en secar los diacuteas de mucha humedad porque la diferencia es casi nula)

La circulacioacuten de una corriente de aire sobre el liacutequido las telas mojadas secan maacutes

raacutepidamente con el viento

EBULLICIOacuteN si a un liacutequido se le suministra calor muchas de sus moleacuteculas adquieren

energiacutea interna suficiente como para pasar a la fase gaseosa El pasaje del vapor se

produce en varios puntos de la masa del liacutequido incluida la superficie Estas porciones

gaseosas ascienden a la superficie formando burbujas ldquoel liacutequido entra en Ebullicioacutenrdquo

Ebullicioacuten es el pasaje del estado liacutequido al gaseoso que se cumple en el seno y en la

superficie del liacutequido Cada liacutequido tiene una temperatura de ebullicioacuten que le es propia y lo

caracteriza (constante fiacutesica) Mientras dura la ebullicioacuten de un liacutequido la temperatura de sus

vapores permanece constante La presioacuten que soporta el liacutequido modifica su temperatura de

ebullicioacuten Si la presioacuten que soporta un liacutequido que se ejerce sobre una masa de agua es

menor de 1 atm (76 cm de mercurio) la ebullicioacuten se produce a menos de 100degC Si la

presioacuten es mayor tambieacuten aumenta la temperatura a la que el liacutequido ebulle

VAPORES Y GASES Los vapores como el agua por efecto de enfriamiento o compresioacuten

pasan al estado liacutequido ldquose condensanrdquo Los gases como el CO2 para pasar al estado

liacutequido deben enfriarse hasta cierta temperatura y luego comprimirse entonces ldquoLICUANrdquo

TEMPERATURA CRIacuteTICA es aquella que por encima de la cual no es posible licuar a

ninguacuten gas ldquocualquiera sea la presioacutenrdquo

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7

VOLATILIZACION Y SUBLIMACION El pasaje del estado soacutelido al gaseoso sin pasar por el

estado liacutequido se denomina volatilizacioacuten El pasaje del estado gaseoso al soacutelido sin pasar

por el estado liacutequido se denomina sublimacioacuten Ejemplos naftalina yodo aacutecido benzoico Si

un soacutelido volatiliza sus vapores pueden sublimar

La materia existe en diferentes fases o estados Modificando la temperatura y la presioacuten de

una porcioacuten de materia eacutesta puede pasar de uno de sus estados (soacutelido liacutequido o gaseoso)

a otro se trata de una transicioacuten de fase o cambio de estado

SISTEMAS MATERIALES toda porcioacuten del universo que se aiacutesla real o imaginariamente

para su estudio Es un cuerpo o un conjunto de cuerpo o de partes de un cuerpo o una

porcioacuten de universo que aislamos convenientemente para someterlo a estudio

ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LOS SISTEMAS (CLASIFICACION)

Sistemas Homogeacuteneos

Son aquellos que en todos los puntos de su masa poseen las mismas propiedades

intensivas

Diluyendo sal en agua (solucioacuten) y determinando luego las propiedades intensivas de varias

porciones diferentes extraiacutedas de la solucioacuten se podraacute comprobar que las propiedades

intensivas de todas las porciones son iguales ldquoSe considera que el sistema agua salada es

un sistema homogeacuteneo

Todo sistema homogeacuteneo se caracteriza por presentar continuidad cuando se lo observa a

simple vista al microscopio y aun al ultramicroscopio

Si analizamos las propiedades intensivas de la muestra de agua pura (punto de ebullicioacuten

de fusioacuten densidad) Veremos que ella permanece constante para cualquier porcioacuten de

agua que se considere igualmente en el cloruro de sodio (sal)

Sistemas Heterogeacuteneos

Son aquellos que presentan distintas propiedades intensivas en por lo menos 2 de sus

puntos Si analizamos un sistema constituido por agua y nafta comprobaremos que no

posee homogeneidad ya que puede discriminarse a simple vista entre la zona ocupada por

un liacutequido y la que ocupa el otro Esta disposicioacuten demuestra que las densidades son

distintas

Sistema Inhomogeacuteneo Es aquel cuyas propiedades intensivas variacutean en forma gradual y

continua Puntos proacuteximos en estos sistemas tienen propiedades semejantes pero si se

analizan porciones muy separadas unas de otras se exhiben propiedades diferentes Ej

atmoacutesfera terrestre

FASE es cada uno de los sistemas homogeacuteneos que componen un sistema heterogeacuteneo

Las fases estaacuten separadas unas de otras en los sistemas heterogeacuteneos por superficies

llamadas interfases Los sistemas inhomogeacuteneos no presentan interfases bien

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determinadas Las fases pueden presentar cualquiera de los 3 estados fiacutesicos y estaacuten

separadas entre siacute por superficies netas y definidas

SEPARACIOacuteN DE FASES en la naturaleza los sistemas homogeacuteneos suelen formar parte

de sistemas heterogeacuteneos cuyas fases es necesario separar Para ello se emplean diversos

meacutetodos cuyas caracteriacutesticas dependen del estado fiacutesico que presentan fases

Solubilizacioacuten Permite separar un soacutelido soluble de otro insoluble Ej Arena y sal Si se

antildeade agua al sistema la sal se disuelve complementando con filtracioacuten y evaporacioacuten

Tamizacioacuten meacutetodo de separacioacuten se emplea cuando el sistema heterogeacuteneo estaacute

formado por fases soacutelidas cuyas partiacuteculas son de diferente tamantildeo Ej para separar la

arena del canto rodado se utiliza un tamiz o malla metaacutelica Las partiacuteculas de mayor tamantildeo

quedan sobre el tamiz y las maacutes pequentildeas la atraviesan

Levigacioacuten se separan sistemas heterogeacuteneos formados por fases soacutelidas de distinta

densidad Ej para separar el oro de las arenas auriacuteferas se hace pasar sobre el sistema

una corriente de agua que arrastra el componente maacutes liviano (arena) y deja el maacutes pesado

(oro)

Flotacioacuten se separan sistemas heterogeacuteneos en reposo formado por soacutelidos de distinta

densidad tales como arena y partiacuteculas de corcho Si se sumerge el sistema en un liacutequido

de densidad intermedia ej agua la fase maacutes liviana flota y la pesada se deposita en el

fondo del recipiente

Filtracioacuten separa una fase soacutelida dispersa en un medio liacutequido tal como talco en agua El

material filtrante es papel de filtro tambieacuten se utiliza arena carboacuten en polvo amianto

algodoacuten

Decantacioacuten separa las fases de un sistema heterogeacuteneo formado por liacutequidos no

miscibles (no solubles entre siacute) de distinta densidad ej agua y nafta Si se deja el sistema

en reposo por diferencia de densidad se separan ambas fases la nafta sobrenada y el

agua se deposita en el fondo En los laboratorios se emplean recipientes especiales

denominados ampollas o embudos de decantacioacuten Cuando se abre la llave el liacutequido que

ocupa la posicioacuten inferior circula hacia abajo y ambas raciones se separan La decantacioacuten

se emplea tambieacuten para separar una fase soacutelida dispersa en un liacutequido tal como arena en

agua por diferencia de densidad la arena se deposita en el fondo luego se inclina el

recipiente eliminando el agua

Centrifugacioacuten se emplea para acelerar el proceso de decantacioacuten sometiendo el

sistema a una rotacioacuten La fuerza centriacutefuga que actuacutea sobre las fases permite la separacioacuten

de las mismas con mayor rapidez

Dilucioacuten se aplica cuando una de las fases es soluble en un determinado solvente

mientras la otra no lo es Un sistema formado por arena y sal puede ser separado

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introducieacutendolo en un recipiente que contiene agua luego de agitar el sistema para permitir

la disolucioacuten de la sal se lo somete a filtracioacuten separaacutendose asiacute la arena del agua salada A

su vez se separa el agua de la sal por evaporacioacuten del disolvente

Sublimacioacuten permite separar aquellas fases capaces de sublimar asiacute ocurre en el caso

de un sistema constituido por yodo y arena El yodo sublima por efecto del calor y se

convierte en vapor adoptando luego nuevamente el estado soacutelido al tomar contacto con una

superficie friacutea

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS

a) SUSTANCIAS PURAS son sistemas homogeacuteneos que estaacuten formados por una sola

sustancia Poseen propiedades especiacuteficas o intensivas o constantes Resisten

procedimientos mecaacutenicos y fiacutesicos de anaacutelisis

b) SOLUCIONES son tambieacuten sistemas homogeacuteneos pero se hallan formadas por maacutes de

una sustancia por lo que pueden separarse en fracciones (sal-agua) por medios fiacutesicos

Ej destilacioacuten

A estos procedimientos por los cuales puede separarse un sistema homogeacuteneo en dos o

maacutes fracciones se denominan ldquoMeacutetodos de Fraccionamientordquo

FRACCIONAMIENTO DE AGUNOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS (SOLUCIONES)

Destilacioacuten simple se emplea para separar un liacutequido de las sales disueltas en eacutel Asiacute es

posible obtener agua pura a partir de agua de mar Si la solucioacuten es llevada a una

temperatura adecuada el agua se vaporiza separaacutendose de la sal disuelta en ella Al

condensar el vapor de agua obtenemos nuevamente agua en estado liacutequido

Destilacioacuten fraccionada se emplea para separar liacutequidos volaacutetiles que tengan puntos de

ebullicioacuten diferentes En la praacutectica se utilizan dispositivos llamados columnas rectificadoras

o deflagmadores permiten una separacioacuten definida de los liacutequidos

Cristalizacioacuten empleado para obtener un soacutelido disuelto en un liacutequido siempre que aquel

tenga la propiedad de cristalizar Por evaporacioacuten del disolvente se separa el soacutelido

cristalino Es posible obtener sal a partir del agua salada dejando simplemente que el agua

se evapore

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Cromatografiacutea en papel esta teacutecnica se basa en el principio por el cual varios solutos en

contacto con dos disolventes no miscibles entre siacute se reparten entre ellos Esta distribucioacuten

se realizaraacute de acuerdo con la solubilidad de cada uno de los solutos en cada disolvente

SOLUCIONES sistemas dispersos Homogeacuteneos 1 FASE

DISPERSIONES sistemas dispersos Heterogeacuteneos VARIAS FASES

En estos sistemas dispersos se distinguen dos medios

a) El medio externo o fase dispersante

b) El medio interno o fase dispersa

FASE DISPERSANTE O EXTERNA FASE DISPERSA O INTERNA

Tinta China AGUA NEGRO DE HUMO

Niebla AIRE AGUA

Agua azucarada 1 sola fase AGUA AZUCAR

CARACTERES DE LOS SISTEMAS DISPERSOS O MEZCLAS

a) Los componentes de las mezclas conservan sus propiedades

b) Intervienen en proporciones variadas

c) En ellos hay diferentes clases de moleacuteculas

d) Cuando son homogeacuteneos se pueden fraccionar

e) Cuando son heterogeacuteneos se pueden separar en fases

CASOS POSIBLES DE SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten sea el estado fiacutesico del dispersante (Solvente) y el Disperso (soluto) existen casos

posibles de mezclas o sistemas dispersos

Dispersante

(Solvente)

MEZCLAS EJEMPLOS

GASEOSO

GAS EN GAS AIRE

LIQUIDO EN GAS NIEBLA

SOacuteLIDO EN GAS HUMO

LIQUIDOS

GAS EN LIacuteQUIDO OXIGENO EN AGUA

LIQUIDO EN LIQUIDO ACEITE EN AGUA

SOacuteLIDO EN LIQUIDO SAL EN AGUA

SOacuteLIDOS

GAS EN SOacuteLIDO HIELO CON AIRE

LIQUIDO EN SOacuteLIDO AZUCAR HUMEDA

SOacuteLIDO EN SOacuteLIDO ARENA Y AZUFRE EN

POLVO

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CLASIFICACIOacuteN DE LOS SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten el grado de divisioacuten de las partiacuteculas dispersas los sistemas dispersos se clasifican

en

1) Dispersiones Macroscoacutepicas o Groseras sistema heterogeacuteneo mayor a 500000

Amstrong (50 μm) Ejemplo agua-arena

2) Dispersiones finas sistemas heterogeacuteneos visibles al microscopio Menores a 500000

Amstrong (50 μm) y mayores a 10 3 Amstrong (01 μm)

Toman distintos nombres seguacuten el estado fiacutesico de los medios dispersos o dispersantes

a) Emulsiones ambos medios liacutequidos (leche Crema + Suero)

b) Suspensiones medio dispersante liacutequido y disperso soacutelido (Tinta China)

3) Dispersiones o sistemas coloidales marcan el liacutemite entre ambos sistemas Homogeacuteneo y

Heterogeacuteneo visibles al ultramicroscopio entre 01 μm y 0001μm

4) Soluciones verdaderas las partiacuteculas dispersas son moleacuteculas o iones menores a 0001

μm Sistemas homogeacuteneos sal en agua azuacutecar en agua

ENERGIA Es la capacidad que tienen los cuerpos para generar trabajo La Energiacutea puede

manifestarse de diferentes maneras en forma de movimiento (cineacutetica) de posicioacuten

(potencial) de calor de electricidad de radiaciones electromagneacuteticas etc Seguacuten sea el

proceso En nuestra asignatura nos interesa la Energiacutea quiacutemica es la que se produce en

las reacciones quiacutemicas Una pila o una bateriacutea poseen este tipo de energiacutea como tambieacuten

la que posee el carboacuten y que se manifiesta al quemarlo

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Representacioacuten de los tipos de energiacutea

TEMPERATURA Es una medida de la cantidad de calor de los cuerpos Para medirla se

utilizan termoacutemetros El desarrollo de teacutecnicas para la medicioacuten de la temperatura ha pasado

por un largo proceso histoacuterico ya que es necesario darle un valor numeacuterico a una idea

intuitiva como es el friacuteo o el calor Los termoacutemetros pueden ser calibrados de acuerdo a una

multitud de escalas que dan lugar a unidades de medicioacuten de la temperatura En el Sistema

Internacional de Unidades la unidad de temperatura es el kelvin (K) y la escala

correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta que asocia el valor laquocero kelvinraquo (0

K) al laquocero absolutoraquo y se graduacutea con un tamantildeo de grado igual al del grado Celsius Sin

embargo fuera del aacutembito cientiacutefico el uso de otras escalas de temperatura es comuacuten La

escala maacutes extendida es la escala Celsius llamada laquocentiacutegradaraquo y en mucha menor

medida y praacutecticamente solo en los Estados Unidos la escala Fahrenheit Unidades de

medidas en el caso de la escala Centiacutegrado la unidad de medida corresponde a 1100 entre

el punto triple del agua y la temperatura de ebullicioacuten del agua a 1 atmoacutesfera de presioacuten

Para la escala Fahrenheit su unidad de medida se define como 59 de 1ordmC Antiguamente el

100ordmF correspondiacutea a la temperatura media del cuerpo humano (reflejo de la formacioacuten

meacutedica de su creador) Asiacute alguien tiene fiebre cuando estaacute sobre 100ordmF

En lo recieacuten visto se constata que la escala Fahrenheit tiene puntos de referencia poco

precisos a diferencia de la escala Centiacutegrada Esto hace que actualmente la

escala Fahrenheit tenga su referencia real en la Centiacutegrada

Para pasar de grados Centiacutegrado a grados Fahrenheit usar la siguiente conversioacuten

ordmF = 95ordmC + 32ordmC

Para pasar de grados Fahrenheit a grados Centiacutegrado usar la siguiente conversioacuten

ordmC = (ordmF - 32ordm) x 59

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UNIDAD Ndeg II ESTRUCTURA ATOacuteMICA

Estructura atoacutemica generalidades Partiacuteculas atoacutemicas y subatoacutemicas Modelos Atoacutemicos

Nuacutemero maacutesico y nuacutemero atoacutemico Isoacutetopos e isoacutebaros

Modelos atoacutemicos modernos Nuacutemeros cuaacutenticos Orbitales Regla de construccioacuten atoacutemica

llenado de orbitales Principio de exclusioacuten de Pauling Regla de Hund Tabla perioacutedica

moderna Periacuteodos grupos y subgrupos caracteriacutesticas Tipo de enlace enlace ioacutenico y

covalente

ATOMO Y MOLEacuteCULA

EVOLUCIOacuteN DEL MODELO ATOacuteMICO

1) El primer modelo atoacutemico en 1898 Thompson lo propuso describiendo al aacutetomo como

una esfera con caga positiva en la que estaban incrustadas unas pocas partiacuteculas con carga

negativas llamadas electrones

2) Aacutetomo de Rutherford en 1911 descubrioacute que

a) el aacutetomo estaacute formado por un nuacutecleo central cargado positivamente rodeado de

electrones que giran (siacutemil sistema planetario) alrededor

b) El nuacutecleo concentra casi toda la masa del aacutetomo

c) La masa de las cargas positivas (protones) es aproximadamente igual a la mitad de la

masa del aacutetomo

3) Niveles Espectroscoacutepicos modelo de Borh

Descubrioacute que los electrones de un aacutetomo soacutelo pueden tener determinados valores de

energiacutea Propuso que la energiacutea de un electroacuten estaba relacionada con la distancia de su

orbital al nuacutecleo Por lo tanto los electrones soacutelo giraban en torno al nuacutecleo a determinadas

distancias en oacuterbitas cuantizadas que correspondiacutean a energiacuteas permitidas

Conclusiones

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a) Los electrones pueden girar en oacuterbitas determinadas sin perder energiacutea

b) Estos niveles permitidos o definidos de energiacutea Los electrones no absorben ni emiten

energiacutea Por ello se los denomina niveles estacionarios

c) Cuando el electroacuten gira en la oacuterbita maacutes cercana al nuacutecleo el aacutetomo se encuentra en su

estado maacutes estable ldquoNormalrdquo de energiacutea miacutenima Si el aacutetomo recibe un impulso energeacutetico

externo (luz calor electricidad) el electroacuten puede saltar a otra oacuterbita maacutes alejada es decir

de mayor energiacutea el aacutetomo que contiene el electroacuten en uno de estos estados recibe el

nombre de ldquoAacutetomo Excitadordquo es decir que el aacutetomo absorbe energiacutea cuando el electroacuten

ldquoSaltardquo hacia un nivel maacutes alejado del nuacutecleo y absorbe cuando lo hace hacia eacutel

d) La diferencia de energiacutea al pasar el electroacuten de uno a otro nivel es proporcional a la

radiacioacuten emitida o absorbida multiplicada por una constante ldquohrdquo es decir

E2 ndash E1 = hv o bien E2 ndash E1 = constante h

v

Aacutetomo de SHODINGER 1926 seguacuten el modelo propuesto los electrones no giran en torno

al nuacutecleo sino que se comportan maacutes bien como ondas que se desplazan alrededor del

nuacutecleo a determinada distancia y con determinadas energiacuteas Este modelo resulta ser el

maacutes exacto los fiacutesicos emplean ecuaciones que describen la onda electroacutenica para hallar la

regioacuten del espacio en la que resulta maacutes probable que se encuentre el electroacuten

CONCEPTO DE ORBITAL ATOacuteMICO Seguacuten el principio de indeterminacioacuten debido a la

enorme velocidad del electroacuten soacutelo es posible calcular ldquola probabilidad de hallarlo en una

zona alrededor del nuacutecleo del aacutetomordquo De acuerdo con este razonamiento el electroacuten se

mueve alrededor del nuacutecleo de manera tal que produce una ldquoNube electroacutenicardquo de carga

negativa cuya densidad indica donde es mayor la probabilidad de ubicarlo Aparece asiacute un

nuevo concepto el de orbital atoacutemico que es la regioacuten del espacio alrededor del nuacutecleo

donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten entonces no ocupa una

oacuterbita sino un orbital

El avance en el conocimiento ha dado lugar al modelo atoacutemico actual propuesto por la

Mecaacutenica Cuaacutentica (modelo de Schroumldinger)

El modelo de Bohr es un modelo unidimensional que utiliza un nuacutemero (n) para describir la

distribucioacuten de electrones en el aacutetomo El modelo de Schroumldinger permite que el electroacuten

ocupe un espacio tridimensional Por lo tanto requiere tres nuacutemeros conocidos como

nuacutemeros cuaacutenticos para describir los orbitales en los que se puede encontrar al electroacuten

El nuacutemero cuaacutentico principal ldquonrdquo describe el tamantildeo del orbital por ejemplo los

orbitales para los cuales n = 2 son maacutes grandes que aquellos para los cuales n = 1

Puede tomar cualquier valor entero empezando desde 1

n = 1 2 3 4 etc

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El nuacutemero cuaacutentico del momento angular orbital ldquolrdquo describe la forma del orbital

atoacutemico Puede tomar todos los valores naturales desde 0 hasta n-1 (siendo n el valor del

nuacutemero cuaacutentico principal) Por ejemplo si n = 5 los valores del son

I = 0 1 2 3 4

Se designa a los orbitales atoacutemicos en funcioacuten del valor del nuacutemero cuaacutentico secundario l

como

l = 0 orbital s (sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

El nuacutemero cuaacutentico magneacutetico ldquomrdquo determina la orientacioacuten espacial del orbital Se

denomina magneacutetico porque esta orientacioacuten espacial se acostumbra a definir en relacioacuten a

un campo magneacutetico externo Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l Por ejemplo si

l = 2 los valores posibles para m son

m = -2 -1 0 1 2

El nuacutemero cuaacutentico de espiacuten ldquosrdquo soacutelo puede tomar dos valores +12 y -12 Indican el

sentido de la rotacioacuten del electroacuten sobre su eje como las ajugas del reloj o en sentido

contrario

Capas y Subcapas principales

Todos los orbitales con el mismo valor del nuacutemero cuaacutentico principal n se encuentran en la

misma capa electroacutenica principal o nivel principal y todos los orbitales con los mismos

valores de n y ml estaacuten en la misma subcapa o subnivel

El nuacutemero de subcapas en una capa principal es igual al nuacutemero cuaacutentico principal esto es

hay una subcapa en la capa principal con n = 1 dos subcapas en la capa 37 principal con n

= 2 y asiacute sucesivamente El nombre dado a una subcapa independientemente de la capa

principal en la que se encuentre estaacute determinado por el nuacutemero cuaacutentico l de manera que

como se ha indicado anteriormente ml=0 (subcapa s) ml=1 (subcapa p) ml=2 (subcapa d)

y m = 3 (subcapa f)

El nuacutemero de orbitales en una subcapa es igual al nuacutemero de valores permitidos de m para

un valor particular de m por lo que el nuacutemero de orbitales en una subcapa es 2m + 1 Los

nombres de los orbitales son los mismos que los de las subcapas en las que aparecen

Orbitales s Orbitales p Orbitales d Orbitales f

l = 0 l = 1 l = 2 l = 3

m = 0 m = -1 0 1 m = -2 -1 0 1 2 m = -3 -2 -1 0 1 2 3

Un orbital s en una subcapa s

Tres orbitales p en una subcapa p

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Cinco orbitales d en una subcapa d

Siete orbitales f en una subcapa f

Forma y tamantildeos de los orbitales

Los orbitales s (m = 0) tienen forma esfeacuterica El tamantildeo de este orbital depende del valor del

nuacutemero cuaacutentico principal un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital

2s

Los orbitales p (m = 1) estaacuten formados por dos loacutebulos ideacutenticos que se proyectan a lo largo

de un eje La zona de unioacuten de ambos loacutebulos coincide con el nuacutecleo atoacutemico Hay tres

orbitales p (m =-1 m = 0 y m = +1) de ideacutentica forma que difieren soacutelo en su orientacioacuten a lo

largo de los ejes x y o z

Los orbitales d (m = 2) tambieacuten estaacuten formados por loacutebulos Hay cinco tipos de orbitales d

(que corresponden a m = -2 -1 0 1 2)

Los orbitales f (m = 3) tambieacuten tienen un aspecto multilobular Existen siete tipos de orbitales

f (que corresponden a m = -3 -2 -1 0 +1 +2 +3)

A continuacioacuten utilizaremos los nuacutemeros cuaacutenticos para describir la estructura electroacutenica

del aacutetomo de hidroacutegeno

El uacutenico electroacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno se encuentra en el nivel de energiacutea maacutes bajo es

decir n = 1 y dado que la primera capa principal contiene soacutelo un orbital s el nuacutemero

cuaacutentico orbital es m = 0 El uacutenico valor posible para el nuacutemero cuaacutentico magneacutetico es m = 0

Cualquiera de los dos estados de spin son posibles para el electroacuten

ORBITALES S

ORBITALES P

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AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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19

Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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20

de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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21

creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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22

Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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23

ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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25

Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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26

CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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29

NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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31

MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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36

Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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Page 6: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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El hielo funde en iguales condiciones a la temperatura de 0degC

Esto nos indica que 0degC es la temperatura de equilibrio para el sistema HIELO-AGUA

Si al sistema se le proporciona calor el hielo se fundiraacute

Si en cambio se le quita calor el agua se solidificaraacute

VAPORIZACIOacuteN se engloban bajo este nombre los fenoacutemenos de evaporacioacuten y ebullicioacuten

EVAPORACIOacuteN si las moleacuteculas de un liacutequido aumentan su energiacutea interna las maacutes

proacuteximas a la superficie (que ademaacutes tienen fuerzas de atraccioacuten de menor intensidad que

las que se hallan maacutes abajo) abandonan el estado liacutequido y pasan al estado gaseoso

Las moleacuteculas que escapan llevan mucha energiacutea interna y le restan a la que posee la

masa liacutequida por eso la temperatura del liacutequido disminuye mientras se produce la

evaporacioacuten La evaporacioacuten es el pasaje del estado liacutequido al estado de vapor o de gas que

se verifica en la superficie del liacutequido La rapidez con que se efectuacutea la evaporacioacuten

depende de varios factores La naturaleza del liacutequido los que evaporan raacutepidamente se

denominan volaacutetiles (sulfuro de carbono y cloroformo) Los no volaacutetiles lo hacen con lentitud

Ej Agua mercurio La superficie expuesta cuanto mayor la superficie mayor velocidad de

evaporacioacuten La presioacuten exterior la velocidad de evaporacioacuten es proporcional a la diferencia

entre la presioacuten del vapor del liacutequido y la presioacuten del vapor en la atmoacutesfera (por esta razoacuten la

ropa huacutemeda tarda en secar los diacuteas de mucha humedad porque la diferencia es casi nula)

La circulacioacuten de una corriente de aire sobre el liacutequido las telas mojadas secan maacutes

raacutepidamente con el viento

EBULLICIOacuteN si a un liacutequido se le suministra calor muchas de sus moleacuteculas adquieren

energiacutea interna suficiente como para pasar a la fase gaseosa El pasaje del vapor se

produce en varios puntos de la masa del liacutequido incluida la superficie Estas porciones

gaseosas ascienden a la superficie formando burbujas ldquoel liacutequido entra en Ebullicioacutenrdquo

Ebullicioacuten es el pasaje del estado liacutequido al gaseoso que se cumple en el seno y en la

superficie del liacutequido Cada liacutequido tiene una temperatura de ebullicioacuten que le es propia y lo

caracteriza (constante fiacutesica) Mientras dura la ebullicioacuten de un liacutequido la temperatura de sus

vapores permanece constante La presioacuten que soporta el liacutequido modifica su temperatura de

ebullicioacuten Si la presioacuten que soporta un liacutequido que se ejerce sobre una masa de agua es

menor de 1 atm (76 cm de mercurio) la ebullicioacuten se produce a menos de 100degC Si la

presioacuten es mayor tambieacuten aumenta la temperatura a la que el liacutequido ebulle

VAPORES Y GASES Los vapores como el agua por efecto de enfriamiento o compresioacuten

pasan al estado liacutequido ldquose condensanrdquo Los gases como el CO2 para pasar al estado

liacutequido deben enfriarse hasta cierta temperatura y luego comprimirse entonces ldquoLICUANrdquo

TEMPERATURA CRIacuteTICA es aquella que por encima de la cual no es posible licuar a

ninguacuten gas ldquocualquiera sea la presioacutenrdquo

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VOLATILIZACION Y SUBLIMACION El pasaje del estado soacutelido al gaseoso sin pasar por el

estado liacutequido se denomina volatilizacioacuten El pasaje del estado gaseoso al soacutelido sin pasar

por el estado liacutequido se denomina sublimacioacuten Ejemplos naftalina yodo aacutecido benzoico Si

un soacutelido volatiliza sus vapores pueden sublimar

La materia existe en diferentes fases o estados Modificando la temperatura y la presioacuten de

una porcioacuten de materia eacutesta puede pasar de uno de sus estados (soacutelido liacutequido o gaseoso)

a otro se trata de una transicioacuten de fase o cambio de estado

SISTEMAS MATERIALES toda porcioacuten del universo que se aiacutesla real o imaginariamente

para su estudio Es un cuerpo o un conjunto de cuerpo o de partes de un cuerpo o una

porcioacuten de universo que aislamos convenientemente para someterlo a estudio

ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LOS SISTEMAS (CLASIFICACION)

Sistemas Homogeacuteneos

Son aquellos que en todos los puntos de su masa poseen las mismas propiedades

intensivas

Diluyendo sal en agua (solucioacuten) y determinando luego las propiedades intensivas de varias

porciones diferentes extraiacutedas de la solucioacuten se podraacute comprobar que las propiedades

intensivas de todas las porciones son iguales ldquoSe considera que el sistema agua salada es

un sistema homogeacuteneo

Todo sistema homogeacuteneo se caracteriza por presentar continuidad cuando se lo observa a

simple vista al microscopio y aun al ultramicroscopio

Si analizamos las propiedades intensivas de la muestra de agua pura (punto de ebullicioacuten

de fusioacuten densidad) Veremos que ella permanece constante para cualquier porcioacuten de

agua que se considere igualmente en el cloruro de sodio (sal)

Sistemas Heterogeacuteneos

Son aquellos que presentan distintas propiedades intensivas en por lo menos 2 de sus

puntos Si analizamos un sistema constituido por agua y nafta comprobaremos que no

posee homogeneidad ya que puede discriminarse a simple vista entre la zona ocupada por

un liacutequido y la que ocupa el otro Esta disposicioacuten demuestra que las densidades son

distintas

Sistema Inhomogeacuteneo Es aquel cuyas propiedades intensivas variacutean en forma gradual y

continua Puntos proacuteximos en estos sistemas tienen propiedades semejantes pero si se

analizan porciones muy separadas unas de otras se exhiben propiedades diferentes Ej

atmoacutesfera terrestre

FASE es cada uno de los sistemas homogeacuteneos que componen un sistema heterogeacuteneo

Las fases estaacuten separadas unas de otras en los sistemas heterogeacuteneos por superficies

llamadas interfases Los sistemas inhomogeacuteneos no presentan interfases bien

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determinadas Las fases pueden presentar cualquiera de los 3 estados fiacutesicos y estaacuten

separadas entre siacute por superficies netas y definidas

SEPARACIOacuteN DE FASES en la naturaleza los sistemas homogeacuteneos suelen formar parte

de sistemas heterogeacuteneos cuyas fases es necesario separar Para ello se emplean diversos

meacutetodos cuyas caracteriacutesticas dependen del estado fiacutesico que presentan fases

Solubilizacioacuten Permite separar un soacutelido soluble de otro insoluble Ej Arena y sal Si se

antildeade agua al sistema la sal se disuelve complementando con filtracioacuten y evaporacioacuten

Tamizacioacuten meacutetodo de separacioacuten se emplea cuando el sistema heterogeacuteneo estaacute

formado por fases soacutelidas cuyas partiacuteculas son de diferente tamantildeo Ej para separar la

arena del canto rodado se utiliza un tamiz o malla metaacutelica Las partiacuteculas de mayor tamantildeo

quedan sobre el tamiz y las maacutes pequentildeas la atraviesan

Levigacioacuten se separan sistemas heterogeacuteneos formados por fases soacutelidas de distinta

densidad Ej para separar el oro de las arenas auriacuteferas se hace pasar sobre el sistema

una corriente de agua que arrastra el componente maacutes liviano (arena) y deja el maacutes pesado

(oro)

Flotacioacuten se separan sistemas heterogeacuteneos en reposo formado por soacutelidos de distinta

densidad tales como arena y partiacuteculas de corcho Si se sumerge el sistema en un liacutequido

de densidad intermedia ej agua la fase maacutes liviana flota y la pesada se deposita en el

fondo del recipiente

Filtracioacuten separa una fase soacutelida dispersa en un medio liacutequido tal como talco en agua El

material filtrante es papel de filtro tambieacuten se utiliza arena carboacuten en polvo amianto

algodoacuten

Decantacioacuten separa las fases de un sistema heterogeacuteneo formado por liacutequidos no

miscibles (no solubles entre siacute) de distinta densidad ej agua y nafta Si se deja el sistema

en reposo por diferencia de densidad se separan ambas fases la nafta sobrenada y el

agua se deposita en el fondo En los laboratorios se emplean recipientes especiales

denominados ampollas o embudos de decantacioacuten Cuando se abre la llave el liacutequido que

ocupa la posicioacuten inferior circula hacia abajo y ambas raciones se separan La decantacioacuten

se emplea tambieacuten para separar una fase soacutelida dispersa en un liacutequido tal como arena en

agua por diferencia de densidad la arena se deposita en el fondo luego se inclina el

recipiente eliminando el agua

Centrifugacioacuten se emplea para acelerar el proceso de decantacioacuten sometiendo el

sistema a una rotacioacuten La fuerza centriacutefuga que actuacutea sobre las fases permite la separacioacuten

de las mismas con mayor rapidez

Dilucioacuten se aplica cuando una de las fases es soluble en un determinado solvente

mientras la otra no lo es Un sistema formado por arena y sal puede ser separado

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introducieacutendolo en un recipiente que contiene agua luego de agitar el sistema para permitir

la disolucioacuten de la sal se lo somete a filtracioacuten separaacutendose asiacute la arena del agua salada A

su vez se separa el agua de la sal por evaporacioacuten del disolvente

Sublimacioacuten permite separar aquellas fases capaces de sublimar asiacute ocurre en el caso

de un sistema constituido por yodo y arena El yodo sublima por efecto del calor y se

convierte en vapor adoptando luego nuevamente el estado soacutelido al tomar contacto con una

superficie friacutea

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS

a) SUSTANCIAS PURAS son sistemas homogeacuteneos que estaacuten formados por una sola

sustancia Poseen propiedades especiacuteficas o intensivas o constantes Resisten

procedimientos mecaacutenicos y fiacutesicos de anaacutelisis

b) SOLUCIONES son tambieacuten sistemas homogeacuteneos pero se hallan formadas por maacutes de

una sustancia por lo que pueden separarse en fracciones (sal-agua) por medios fiacutesicos

Ej destilacioacuten

A estos procedimientos por los cuales puede separarse un sistema homogeacuteneo en dos o

maacutes fracciones se denominan ldquoMeacutetodos de Fraccionamientordquo

FRACCIONAMIENTO DE AGUNOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS (SOLUCIONES)

Destilacioacuten simple se emplea para separar un liacutequido de las sales disueltas en eacutel Asiacute es

posible obtener agua pura a partir de agua de mar Si la solucioacuten es llevada a una

temperatura adecuada el agua se vaporiza separaacutendose de la sal disuelta en ella Al

condensar el vapor de agua obtenemos nuevamente agua en estado liacutequido

Destilacioacuten fraccionada se emplea para separar liacutequidos volaacutetiles que tengan puntos de

ebullicioacuten diferentes En la praacutectica se utilizan dispositivos llamados columnas rectificadoras

o deflagmadores permiten una separacioacuten definida de los liacutequidos

Cristalizacioacuten empleado para obtener un soacutelido disuelto en un liacutequido siempre que aquel

tenga la propiedad de cristalizar Por evaporacioacuten del disolvente se separa el soacutelido

cristalino Es posible obtener sal a partir del agua salada dejando simplemente que el agua

se evapore

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Cromatografiacutea en papel esta teacutecnica se basa en el principio por el cual varios solutos en

contacto con dos disolventes no miscibles entre siacute se reparten entre ellos Esta distribucioacuten

se realizaraacute de acuerdo con la solubilidad de cada uno de los solutos en cada disolvente

SOLUCIONES sistemas dispersos Homogeacuteneos 1 FASE

DISPERSIONES sistemas dispersos Heterogeacuteneos VARIAS FASES

En estos sistemas dispersos se distinguen dos medios

a) El medio externo o fase dispersante

b) El medio interno o fase dispersa

FASE DISPERSANTE O EXTERNA FASE DISPERSA O INTERNA

Tinta China AGUA NEGRO DE HUMO

Niebla AIRE AGUA

Agua azucarada 1 sola fase AGUA AZUCAR

CARACTERES DE LOS SISTEMAS DISPERSOS O MEZCLAS

a) Los componentes de las mezclas conservan sus propiedades

b) Intervienen en proporciones variadas

c) En ellos hay diferentes clases de moleacuteculas

d) Cuando son homogeacuteneos se pueden fraccionar

e) Cuando son heterogeacuteneos se pueden separar en fases

CASOS POSIBLES DE SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten sea el estado fiacutesico del dispersante (Solvente) y el Disperso (soluto) existen casos

posibles de mezclas o sistemas dispersos

Dispersante

(Solvente)

MEZCLAS EJEMPLOS

GASEOSO

GAS EN GAS AIRE

LIQUIDO EN GAS NIEBLA

SOacuteLIDO EN GAS HUMO

LIQUIDOS

GAS EN LIacuteQUIDO OXIGENO EN AGUA

LIQUIDO EN LIQUIDO ACEITE EN AGUA

SOacuteLIDO EN LIQUIDO SAL EN AGUA

SOacuteLIDOS

GAS EN SOacuteLIDO HIELO CON AIRE

LIQUIDO EN SOacuteLIDO AZUCAR HUMEDA

SOacuteLIDO EN SOacuteLIDO ARENA Y AZUFRE EN

POLVO

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CLASIFICACIOacuteN DE LOS SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten el grado de divisioacuten de las partiacuteculas dispersas los sistemas dispersos se clasifican

en

1) Dispersiones Macroscoacutepicas o Groseras sistema heterogeacuteneo mayor a 500000

Amstrong (50 μm) Ejemplo agua-arena

2) Dispersiones finas sistemas heterogeacuteneos visibles al microscopio Menores a 500000

Amstrong (50 μm) y mayores a 10 3 Amstrong (01 μm)

Toman distintos nombres seguacuten el estado fiacutesico de los medios dispersos o dispersantes

a) Emulsiones ambos medios liacutequidos (leche Crema + Suero)

b) Suspensiones medio dispersante liacutequido y disperso soacutelido (Tinta China)

3) Dispersiones o sistemas coloidales marcan el liacutemite entre ambos sistemas Homogeacuteneo y

Heterogeacuteneo visibles al ultramicroscopio entre 01 μm y 0001μm

4) Soluciones verdaderas las partiacuteculas dispersas son moleacuteculas o iones menores a 0001

μm Sistemas homogeacuteneos sal en agua azuacutecar en agua

ENERGIA Es la capacidad que tienen los cuerpos para generar trabajo La Energiacutea puede

manifestarse de diferentes maneras en forma de movimiento (cineacutetica) de posicioacuten

(potencial) de calor de electricidad de radiaciones electromagneacuteticas etc Seguacuten sea el

proceso En nuestra asignatura nos interesa la Energiacutea quiacutemica es la que se produce en

las reacciones quiacutemicas Una pila o una bateriacutea poseen este tipo de energiacutea como tambieacuten

la que posee el carboacuten y que se manifiesta al quemarlo

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Representacioacuten de los tipos de energiacutea

TEMPERATURA Es una medida de la cantidad de calor de los cuerpos Para medirla se

utilizan termoacutemetros El desarrollo de teacutecnicas para la medicioacuten de la temperatura ha pasado

por un largo proceso histoacuterico ya que es necesario darle un valor numeacuterico a una idea

intuitiva como es el friacuteo o el calor Los termoacutemetros pueden ser calibrados de acuerdo a una

multitud de escalas que dan lugar a unidades de medicioacuten de la temperatura En el Sistema

Internacional de Unidades la unidad de temperatura es el kelvin (K) y la escala

correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta que asocia el valor laquocero kelvinraquo (0

K) al laquocero absolutoraquo y se graduacutea con un tamantildeo de grado igual al del grado Celsius Sin

embargo fuera del aacutembito cientiacutefico el uso de otras escalas de temperatura es comuacuten La

escala maacutes extendida es la escala Celsius llamada laquocentiacutegradaraquo y en mucha menor

medida y praacutecticamente solo en los Estados Unidos la escala Fahrenheit Unidades de

medidas en el caso de la escala Centiacutegrado la unidad de medida corresponde a 1100 entre

el punto triple del agua y la temperatura de ebullicioacuten del agua a 1 atmoacutesfera de presioacuten

Para la escala Fahrenheit su unidad de medida se define como 59 de 1ordmC Antiguamente el

100ordmF correspondiacutea a la temperatura media del cuerpo humano (reflejo de la formacioacuten

meacutedica de su creador) Asiacute alguien tiene fiebre cuando estaacute sobre 100ordmF

En lo recieacuten visto se constata que la escala Fahrenheit tiene puntos de referencia poco

precisos a diferencia de la escala Centiacutegrada Esto hace que actualmente la

escala Fahrenheit tenga su referencia real en la Centiacutegrada

Para pasar de grados Centiacutegrado a grados Fahrenheit usar la siguiente conversioacuten

ordmF = 95ordmC + 32ordmC

Para pasar de grados Fahrenheit a grados Centiacutegrado usar la siguiente conversioacuten

ordmC = (ordmF - 32ordm) x 59

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UNIDAD Ndeg II ESTRUCTURA ATOacuteMICA

Estructura atoacutemica generalidades Partiacuteculas atoacutemicas y subatoacutemicas Modelos Atoacutemicos

Nuacutemero maacutesico y nuacutemero atoacutemico Isoacutetopos e isoacutebaros

Modelos atoacutemicos modernos Nuacutemeros cuaacutenticos Orbitales Regla de construccioacuten atoacutemica

llenado de orbitales Principio de exclusioacuten de Pauling Regla de Hund Tabla perioacutedica

moderna Periacuteodos grupos y subgrupos caracteriacutesticas Tipo de enlace enlace ioacutenico y

covalente

ATOMO Y MOLEacuteCULA

EVOLUCIOacuteN DEL MODELO ATOacuteMICO

1) El primer modelo atoacutemico en 1898 Thompson lo propuso describiendo al aacutetomo como

una esfera con caga positiva en la que estaban incrustadas unas pocas partiacuteculas con carga

negativas llamadas electrones

2) Aacutetomo de Rutherford en 1911 descubrioacute que

a) el aacutetomo estaacute formado por un nuacutecleo central cargado positivamente rodeado de

electrones que giran (siacutemil sistema planetario) alrededor

b) El nuacutecleo concentra casi toda la masa del aacutetomo

c) La masa de las cargas positivas (protones) es aproximadamente igual a la mitad de la

masa del aacutetomo

3) Niveles Espectroscoacutepicos modelo de Borh

Descubrioacute que los electrones de un aacutetomo soacutelo pueden tener determinados valores de

energiacutea Propuso que la energiacutea de un electroacuten estaba relacionada con la distancia de su

orbital al nuacutecleo Por lo tanto los electrones soacutelo giraban en torno al nuacutecleo a determinadas

distancias en oacuterbitas cuantizadas que correspondiacutean a energiacuteas permitidas

Conclusiones

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a) Los electrones pueden girar en oacuterbitas determinadas sin perder energiacutea

b) Estos niveles permitidos o definidos de energiacutea Los electrones no absorben ni emiten

energiacutea Por ello se los denomina niveles estacionarios

c) Cuando el electroacuten gira en la oacuterbita maacutes cercana al nuacutecleo el aacutetomo se encuentra en su

estado maacutes estable ldquoNormalrdquo de energiacutea miacutenima Si el aacutetomo recibe un impulso energeacutetico

externo (luz calor electricidad) el electroacuten puede saltar a otra oacuterbita maacutes alejada es decir

de mayor energiacutea el aacutetomo que contiene el electroacuten en uno de estos estados recibe el

nombre de ldquoAacutetomo Excitadordquo es decir que el aacutetomo absorbe energiacutea cuando el electroacuten

ldquoSaltardquo hacia un nivel maacutes alejado del nuacutecleo y absorbe cuando lo hace hacia eacutel

d) La diferencia de energiacutea al pasar el electroacuten de uno a otro nivel es proporcional a la

radiacioacuten emitida o absorbida multiplicada por una constante ldquohrdquo es decir

E2 ndash E1 = hv o bien E2 ndash E1 = constante h

v

Aacutetomo de SHODINGER 1926 seguacuten el modelo propuesto los electrones no giran en torno

al nuacutecleo sino que se comportan maacutes bien como ondas que se desplazan alrededor del

nuacutecleo a determinada distancia y con determinadas energiacuteas Este modelo resulta ser el

maacutes exacto los fiacutesicos emplean ecuaciones que describen la onda electroacutenica para hallar la

regioacuten del espacio en la que resulta maacutes probable que se encuentre el electroacuten

CONCEPTO DE ORBITAL ATOacuteMICO Seguacuten el principio de indeterminacioacuten debido a la

enorme velocidad del electroacuten soacutelo es posible calcular ldquola probabilidad de hallarlo en una

zona alrededor del nuacutecleo del aacutetomordquo De acuerdo con este razonamiento el electroacuten se

mueve alrededor del nuacutecleo de manera tal que produce una ldquoNube electroacutenicardquo de carga

negativa cuya densidad indica donde es mayor la probabilidad de ubicarlo Aparece asiacute un

nuevo concepto el de orbital atoacutemico que es la regioacuten del espacio alrededor del nuacutecleo

donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten entonces no ocupa una

oacuterbita sino un orbital

El avance en el conocimiento ha dado lugar al modelo atoacutemico actual propuesto por la

Mecaacutenica Cuaacutentica (modelo de Schroumldinger)

El modelo de Bohr es un modelo unidimensional que utiliza un nuacutemero (n) para describir la

distribucioacuten de electrones en el aacutetomo El modelo de Schroumldinger permite que el electroacuten

ocupe un espacio tridimensional Por lo tanto requiere tres nuacutemeros conocidos como

nuacutemeros cuaacutenticos para describir los orbitales en los que se puede encontrar al electroacuten

El nuacutemero cuaacutentico principal ldquonrdquo describe el tamantildeo del orbital por ejemplo los

orbitales para los cuales n = 2 son maacutes grandes que aquellos para los cuales n = 1

Puede tomar cualquier valor entero empezando desde 1

n = 1 2 3 4 etc

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El nuacutemero cuaacutentico del momento angular orbital ldquolrdquo describe la forma del orbital

atoacutemico Puede tomar todos los valores naturales desde 0 hasta n-1 (siendo n el valor del

nuacutemero cuaacutentico principal) Por ejemplo si n = 5 los valores del son

I = 0 1 2 3 4

Se designa a los orbitales atoacutemicos en funcioacuten del valor del nuacutemero cuaacutentico secundario l

como

l = 0 orbital s (sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

El nuacutemero cuaacutentico magneacutetico ldquomrdquo determina la orientacioacuten espacial del orbital Se

denomina magneacutetico porque esta orientacioacuten espacial se acostumbra a definir en relacioacuten a

un campo magneacutetico externo Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l Por ejemplo si

l = 2 los valores posibles para m son

m = -2 -1 0 1 2

El nuacutemero cuaacutentico de espiacuten ldquosrdquo soacutelo puede tomar dos valores +12 y -12 Indican el

sentido de la rotacioacuten del electroacuten sobre su eje como las ajugas del reloj o en sentido

contrario

Capas y Subcapas principales

Todos los orbitales con el mismo valor del nuacutemero cuaacutentico principal n se encuentran en la

misma capa electroacutenica principal o nivel principal y todos los orbitales con los mismos

valores de n y ml estaacuten en la misma subcapa o subnivel

El nuacutemero de subcapas en una capa principal es igual al nuacutemero cuaacutentico principal esto es

hay una subcapa en la capa principal con n = 1 dos subcapas en la capa 37 principal con n

= 2 y asiacute sucesivamente El nombre dado a una subcapa independientemente de la capa

principal en la que se encuentre estaacute determinado por el nuacutemero cuaacutentico l de manera que

como se ha indicado anteriormente ml=0 (subcapa s) ml=1 (subcapa p) ml=2 (subcapa d)

y m = 3 (subcapa f)

El nuacutemero de orbitales en una subcapa es igual al nuacutemero de valores permitidos de m para

un valor particular de m por lo que el nuacutemero de orbitales en una subcapa es 2m + 1 Los

nombres de los orbitales son los mismos que los de las subcapas en las que aparecen

Orbitales s Orbitales p Orbitales d Orbitales f

l = 0 l = 1 l = 2 l = 3

m = 0 m = -1 0 1 m = -2 -1 0 1 2 m = -3 -2 -1 0 1 2 3

Un orbital s en una subcapa s

Tres orbitales p en una subcapa p

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Cinco orbitales d en una subcapa d

Siete orbitales f en una subcapa f

Forma y tamantildeos de los orbitales

Los orbitales s (m = 0) tienen forma esfeacuterica El tamantildeo de este orbital depende del valor del

nuacutemero cuaacutentico principal un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital

2s

Los orbitales p (m = 1) estaacuten formados por dos loacutebulos ideacutenticos que se proyectan a lo largo

de un eje La zona de unioacuten de ambos loacutebulos coincide con el nuacutecleo atoacutemico Hay tres

orbitales p (m =-1 m = 0 y m = +1) de ideacutentica forma que difieren soacutelo en su orientacioacuten a lo

largo de los ejes x y o z

Los orbitales d (m = 2) tambieacuten estaacuten formados por loacutebulos Hay cinco tipos de orbitales d

(que corresponden a m = -2 -1 0 1 2)

Los orbitales f (m = 3) tambieacuten tienen un aspecto multilobular Existen siete tipos de orbitales

f (que corresponden a m = -3 -2 -1 0 +1 +2 +3)

A continuacioacuten utilizaremos los nuacutemeros cuaacutenticos para describir la estructura electroacutenica

del aacutetomo de hidroacutegeno

El uacutenico electroacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno se encuentra en el nivel de energiacutea maacutes bajo es

decir n = 1 y dado que la primera capa principal contiene soacutelo un orbital s el nuacutemero

cuaacutentico orbital es m = 0 El uacutenico valor posible para el nuacutemero cuaacutentico magneacutetico es m = 0

Cualquiera de los dos estados de spin son posibles para el electroacuten

ORBITALES S

ORBITALES P

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AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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Page 7: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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7

VOLATILIZACION Y SUBLIMACION El pasaje del estado soacutelido al gaseoso sin pasar por el

estado liacutequido se denomina volatilizacioacuten El pasaje del estado gaseoso al soacutelido sin pasar

por el estado liacutequido se denomina sublimacioacuten Ejemplos naftalina yodo aacutecido benzoico Si

un soacutelido volatiliza sus vapores pueden sublimar

La materia existe en diferentes fases o estados Modificando la temperatura y la presioacuten de

una porcioacuten de materia eacutesta puede pasar de uno de sus estados (soacutelido liacutequido o gaseoso)

a otro se trata de una transicioacuten de fase o cambio de estado

SISTEMAS MATERIALES toda porcioacuten del universo que se aiacutesla real o imaginariamente

para su estudio Es un cuerpo o un conjunto de cuerpo o de partes de un cuerpo o una

porcioacuten de universo que aislamos convenientemente para someterlo a estudio

ESTADOS DE AGREGACIOacuteN DE LOS SISTEMAS (CLASIFICACION)

Sistemas Homogeacuteneos

Son aquellos que en todos los puntos de su masa poseen las mismas propiedades

intensivas

Diluyendo sal en agua (solucioacuten) y determinando luego las propiedades intensivas de varias

porciones diferentes extraiacutedas de la solucioacuten se podraacute comprobar que las propiedades

intensivas de todas las porciones son iguales ldquoSe considera que el sistema agua salada es

un sistema homogeacuteneo

Todo sistema homogeacuteneo se caracteriza por presentar continuidad cuando se lo observa a

simple vista al microscopio y aun al ultramicroscopio

Si analizamos las propiedades intensivas de la muestra de agua pura (punto de ebullicioacuten

de fusioacuten densidad) Veremos que ella permanece constante para cualquier porcioacuten de

agua que se considere igualmente en el cloruro de sodio (sal)

Sistemas Heterogeacuteneos

Son aquellos que presentan distintas propiedades intensivas en por lo menos 2 de sus

puntos Si analizamos un sistema constituido por agua y nafta comprobaremos que no

posee homogeneidad ya que puede discriminarse a simple vista entre la zona ocupada por

un liacutequido y la que ocupa el otro Esta disposicioacuten demuestra que las densidades son

distintas

Sistema Inhomogeacuteneo Es aquel cuyas propiedades intensivas variacutean en forma gradual y

continua Puntos proacuteximos en estos sistemas tienen propiedades semejantes pero si se

analizan porciones muy separadas unas de otras se exhiben propiedades diferentes Ej

atmoacutesfera terrestre

FASE es cada uno de los sistemas homogeacuteneos que componen un sistema heterogeacuteneo

Las fases estaacuten separadas unas de otras en los sistemas heterogeacuteneos por superficies

llamadas interfases Los sistemas inhomogeacuteneos no presentan interfases bien

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determinadas Las fases pueden presentar cualquiera de los 3 estados fiacutesicos y estaacuten

separadas entre siacute por superficies netas y definidas

SEPARACIOacuteN DE FASES en la naturaleza los sistemas homogeacuteneos suelen formar parte

de sistemas heterogeacuteneos cuyas fases es necesario separar Para ello se emplean diversos

meacutetodos cuyas caracteriacutesticas dependen del estado fiacutesico que presentan fases

Solubilizacioacuten Permite separar un soacutelido soluble de otro insoluble Ej Arena y sal Si se

antildeade agua al sistema la sal se disuelve complementando con filtracioacuten y evaporacioacuten

Tamizacioacuten meacutetodo de separacioacuten se emplea cuando el sistema heterogeacuteneo estaacute

formado por fases soacutelidas cuyas partiacuteculas son de diferente tamantildeo Ej para separar la

arena del canto rodado se utiliza un tamiz o malla metaacutelica Las partiacuteculas de mayor tamantildeo

quedan sobre el tamiz y las maacutes pequentildeas la atraviesan

Levigacioacuten se separan sistemas heterogeacuteneos formados por fases soacutelidas de distinta

densidad Ej para separar el oro de las arenas auriacuteferas se hace pasar sobre el sistema

una corriente de agua que arrastra el componente maacutes liviano (arena) y deja el maacutes pesado

(oro)

Flotacioacuten se separan sistemas heterogeacuteneos en reposo formado por soacutelidos de distinta

densidad tales como arena y partiacuteculas de corcho Si se sumerge el sistema en un liacutequido

de densidad intermedia ej agua la fase maacutes liviana flota y la pesada se deposita en el

fondo del recipiente

Filtracioacuten separa una fase soacutelida dispersa en un medio liacutequido tal como talco en agua El

material filtrante es papel de filtro tambieacuten se utiliza arena carboacuten en polvo amianto

algodoacuten

Decantacioacuten separa las fases de un sistema heterogeacuteneo formado por liacutequidos no

miscibles (no solubles entre siacute) de distinta densidad ej agua y nafta Si se deja el sistema

en reposo por diferencia de densidad se separan ambas fases la nafta sobrenada y el

agua se deposita en el fondo En los laboratorios se emplean recipientes especiales

denominados ampollas o embudos de decantacioacuten Cuando se abre la llave el liacutequido que

ocupa la posicioacuten inferior circula hacia abajo y ambas raciones se separan La decantacioacuten

se emplea tambieacuten para separar una fase soacutelida dispersa en un liacutequido tal como arena en

agua por diferencia de densidad la arena se deposita en el fondo luego se inclina el

recipiente eliminando el agua

Centrifugacioacuten se emplea para acelerar el proceso de decantacioacuten sometiendo el

sistema a una rotacioacuten La fuerza centriacutefuga que actuacutea sobre las fases permite la separacioacuten

de las mismas con mayor rapidez

Dilucioacuten se aplica cuando una de las fases es soluble en un determinado solvente

mientras la otra no lo es Un sistema formado por arena y sal puede ser separado

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introducieacutendolo en un recipiente que contiene agua luego de agitar el sistema para permitir

la disolucioacuten de la sal se lo somete a filtracioacuten separaacutendose asiacute la arena del agua salada A

su vez se separa el agua de la sal por evaporacioacuten del disolvente

Sublimacioacuten permite separar aquellas fases capaces de sublimar asiacute ocurre en el caso

de un sistema constituido por yodo y arena El yodo sublima por efecto del calor y se

convierte en vapor adoptando luego nuevamente el estado soacutelido al tomar contacto con una

superficie friacutea

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS

a) SUSTANCIAS PURAS son sistemas homogeacuteneos que estaacuten formados por una sola

sustancia Poseen propiedades especiacuteficas o intensivas o constantes Resisten

procedimientos mecaacutenicos y fiacutesicos de anaacutelisis

b) SOLUCIONES son tambieacuten sistemas homogeacuteneos pero se hallan formadas por maacutes de

una sustancia por lo que pueden separarse en fracciones (sal-agua) por medios fiacutesicos

Ej destilacioacuten

A estos procedimientos por los cuales puede separarse un sistema homogeacuteneo en dos o

maacutes fracciones se denominan ldquoMeacutetodos de Fraccionamientordquo

FRACCIONAMIENTO DE AGUNOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS (SOLUCIONES)

Destilacioacuten simple se emplea para separar un liacutequido de las sales disueltas en eacutel Asiacute es

posible obtener agua pura a partir de agua de mar Si la solucioacuten es llevada a una

temperatura adecuada el agua se vaporiza separaacutendose de la sal disuelta en ella Al

condensar el vapor de agua obtenemos nuevamente agua en estado liacutequido

Destilacioacuten fraccionada se emplea para separar liacutequidos volaacutetiles que tengan puntos de

ebullicioacuten diferentes En la praacutectica se utilizan dispositivos llamados columnas rectificadoras

o deflagmadores permiten una separacioacuten definida de los liacutequidos

Cristalizacioacuten empleado para obtener un soacutelido disuelto en un liacutequido siempre que aquel

tenga la propiedad de cristalizar Por evaporacioacuten del disolvente se separa el soacutelido

cristalino Es posible obtener sal a partir del agua salada dejando simplemente que el agua

se evapore

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Cromatografiacutea en papel esta teacutecnica se basa en el principio por el cual varios solutos en

contacto con dos disolventes no miscibles entre siacute se reparten entre ellos Esta distribucioacuten

se realizaraacute de acuerdo con la solubilidad de cada uno de los solutos en cada disolvente

SOLUCIONES sistemas dispersos Homogeacuteneos 1 FASE

DISPERSIONES sistemas dispersos Heterogeacuteneos VARIAS FASES

En estos sistemas dispersos se distinguen dos medios

a) El medio externo o fase dispersante

b) El medio interno o fase dispersa

FASE DISPERSANTE O EXTERNA FASE DISPERSA O INTERNA

Tinta China AGUA NEGRO DE HUMO

Niebla AIRE AGUA

Agua azucarada 1 sola fase AGUA AZUCAR

CARACTERES DE LOS SISTEMAS DISPERSOS O MEZCLAS

a) Los componentes de las mezclas conservan sus propiedades

b) Intervienen en proporciones variadas

c) En ellos hay diferentes clases de moleacuteculas

d) Cuando son homogeacuteneos se pueden fraccionar

e) Cuando son heterogeacuteneos se pueden separar en fases

CASOS POSIBLES DE SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten sea el estado fiacutesico del dispersante (Solvente) y el Disperso (soluto) existen casos

posibles de mezclas o sistemas dispersos

Dispersante

(Solvente)

MEZCLAS EJEMPLOS

GASEOSO

GAS EN GAS AIRE

LIQUIDO EN GAS NIEBLA

SOacuteLIDO EN GAS HUMO

LIQUIDOS

GAS EN LIacuteQUIDO OXIGENO EN AGUA

LIQUIDO EN LIQUIDO ACEITE EN AGUA

SOacuteLIDO EN LIQUIDO SAL EN AGUA

SOacuteLIDOS

GAS EN SOacuteLIDO HIELO CON AIRE

LIQUIDO EN SOacuteLIDO AZUCAR HUMEDA

SOacuteLIDO EN SOacuteLIDO ARENA Y AZUFRE EN

POLVO

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CLASIFICACIOacuteN DE LOS SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten el grado de divisioacuten de las partiacuteculas dispersas los sistemas dispersos se clasifican

en

1) Dispersiones Macroscoacutepicas o Groseras sistema heterogeacuteneo mayor a 500000

Amstrong (50 μm) Ejemplo agua-arena

2) Dispersiones finas sistemas heterogeacuteneos visibles al microscopio Menores a 500000

Amstrong (50 μm) y mayores a 10 3 Amstrong (01 μm)

Toman distintos nombres seguacuten el estado fiacutesico de los medios dispersos o dispersantes

a) Emulsiones ambos medios liacutequidos (leche Crema + Suero)

b) Suspensiones medio dispersante liacutequido y disperso soacutelido (Tinta China)

3) Dispersiones o sistemas coloidales marcan el liacutemite entre ambos sistemas Homogeacuteneo y

Heterogeacuteneo visibles al ultramicroscopio entre 01 μm y 0001μm

4) Soluciones verdaderas las partiacuteculas dispersas son moleacuteculas o iones menores a 0001

μm Sistemas homogeacuteneos sal en agua azuacutecar en agua

ENERGIA Es la capacidad que tienen los cuerpos para generar trabajo La Energiacutea puede

manifestarse de diferentes maneras en forma de movimiento (cineacutetica) de posicioacuten

(potencial) de calor de electricidad de radiaciones electromagneacuteticas etc Seguacuten sea el

proceso En nuestra asignatura nos interesa la Energiacutea quiacutemica es la que se produce en

las reacciones quiacutemicas Una pila o una bateriacutea poseen este tipo de energiacutea como tambieacuten

la que posee el carboacuten y que se manifiesta al quemarlo

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Representacioacuten de los tipos de energiacutea

TEMPERATURA Es una medida de la cantidad de calor de los cuerpos Para medirla se

utilizan termoacutemetros El desarrollo de teacutecnicas para la medicioacuten de la temperatura ha pasado

por un largo proceso histoacuterico ya que es necesario darle un valor numeacuterico a una idea

intuitiva como es el friacuteo o el calor Los termoacutemetros pueden ser calibrados de acuerdo a una

multitud de escalas que dan lugar a unidades de medicioacuten de la temperatura En el Sistema

Internacional de Unidades la unidad de temperatura es el kelvin (K) y la escala

correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta que asocia el valor laquocero kelvinraquo (0

K) al laquocero absolutoraquo y se graduacutea con un tamantildeo de grado igual al del grado Celsius Sin

embargo fuera del aacutembito cientiacutefico el uso de otras escalas de temperatura es comuacuten La

escala maacutes extendida es la escala Celsius llamada laquocentiacutegradaraquo y en mucha menor

medida y praacutecticamente solo en los Estados Unidos la escala Fahrenheit Unidades de

medidas en el caso de la escala Centiacutegrado la unidad de medida corresponde a 1100 entre

el punto triple del agua y la temperatura de ebullicioacuten del agua a 1 atmoacutesfera de presioacuten

Para la escala Fahrenheit su unidad de medida se define como 59 de 1ordmC Antiguamente el

100ordmF correspondiacutea a la temperatura media del cuerpo humano (reflejo de la formacioacuten

meacutedica de su creador) Asiacute alguien tiene fiebre cuando estaacute sobre 100ordmF

En lo recieacuten visto se constata que la escala Fahrenheit tiene puntos de referencia poco

precisos a diferencia de la escala Centiacutegrada Esto hace que actualmente la

escala Fahrenheit tenga su referencia real en la Centiacutegrada

Para pasar de grados Centiacutegrado a grados Fahrenheit usar la siguiente conversioacuten

ordmF = 95ordmC + 32ordmC

Para pasar de grados Fahrenheit a grados Centiacutegrado usar la siguiente conversioacuten

ordmC = (ordmF - 32ordm) x 59

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UNIDAD Ndeg II ESTRUCTURA ATOacuteMICA

Estructura atoacutemica generalidades Partiacuteculas atoacutemicas y subatoacutemicas Modelos Atoacutemicos

Nuacutemero maacutesico y nuacutemero atoacutemico Isoacutetopos e isoacutebaros

Modelos atoacutemicos modernos Nuacutemeros cuaacutenticos Orbitales Regla de construccioacuten atoacutemica

llenado de orbitales Principio de exclusioacuten de Pauling Regla de Hund Tabla perioacutedica

moderna Periacuteodos grupos y subgrupos caracteriacutesticas Tipo de enlace enlace ioacutenico y

covalente

ATOMO Y MOLEacuteCULA

EVOLUCIOacuteN DEL MODELO ATOacuteMICO

1) El primer modelo atoacutemico en 1898 Thompson lo propuso describiendo al aacutetomo como

una esfera con caga positiva en la que estaban incrustadas unas pocas partiacuteculas con carga

negativas llamadas electrones

2) Aacutetomo de Rutherford en 1911 descubrioacute que

a) el aacutetomo estaacute formado por un nuacutecleo central cargado positivamente rodeado de

electrones que giran (siacutemil sistema planetario) alrededor

b) El nuacutecleo concentra casi toda la masa del aacutetomo

c) La masa de las cargas positivas (protones) es aproximadamente igual a la mitad de la

masa del aacutetomo

3) Niveles Espectroscoacutepicos modelo de Borh

Descubrioacute que los electrones de un aacutetomo soacutelo pueden tener determinados valores de

energiacutea Propuso que la energiacutea de un electroacuten estaba relacionada con la distancia de su

orbital al nuacutecleo Por lo tanto los electrones soacutelo giraban en torno al nuacutecleo a determinadas

distancias en oacuterbitas cuantizadas que correspondiacutean a energiacuteas permitidas

Conclusiones

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a) Los electrones pueden girar en oacuterbitas determinadas sin perder energiacutea

b) Estos niveles permitidos o definidos de energiacutea Los electrones no absorben ni emiten

energiacutea Por ello se los denomina niveles estacionarios

c) Cuando el electroacuten gira en la oacuterbita maacutes cercana al nuacutecleo el aacutetomo se encuentra en su

estado maacutes estable ldquoNormalrdquo de energiacutea miacutenima Si el aacutetomo recibe un impulso energeacutetico

externo (luz calor electricidad) el electroacuten puede saltar a otra oacuterbita maacutes alejada es decir

de mayor energiacutea el aacutetomo que contiene el electroacuten en uno de estos estados recibe el

nombre de ldquoAacutetomo Excitadordquo es decir que el aacutetomo absorbe energiacutea cuando el electroacuten

ldquoSaltardquo hacia un nivel maacutes alejado del nuacutecleo y absorbe cuando lo hace hacia eacutel

d) La diferencia de energiacutea al pasar el electroacuten de uno a otro nivel es proporcional a la

radiacioacuten emitida o absorbida multiplicada por una constante ldquohrdquo es decir

E2 ndash E1 = hv o bien E2 ndash E1 = constante h

v

Aacutetomo de SHODINGER 1926 seguacuten el modelo propuesto los electrones no giran en torno

al nuacutecleo sino que se comportan maacutes bien como ondas que se desplazan alrededor del

nuacutecleo a determinada distancia y con determinadas energiacuteas Este modelo resulta ser el

maacutes exacto los fiacutesicos emplean ecuaciones que describen la onda electroacutenica para hallar la

regioacuten del espacio en la que resulta maacutes probable que se encuentre el electroacuten

CONCEPTO DE ORBITAL ATOacuteMICO Seguacuten el principio de indeterminacioacuten debido a la

enorme velocidad del electroacuten soacutelo es posible calcular ldquola probabilidad de hallarlo en una

zona alrededor del nuacutecleo del aacutetomordquo De acuerdo con este razonamiento el electroacuten se

mueve alrededor del nuacutecleo de manera tal que produce una ldquoNube electroacutenicardquo de carga

negativa cuya densidad indica donde es mayor la probabilidad de ubicarlo Aparece asiacute un

nuevo concepto el de orbital atoacutemico que es la regioacuten del espacio alrededor del nuacutecleo

donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten entonces no ocupa una

oacuterbita sino un orbital

El avance en el conocimiento ha dado lugar al modelo atoacutemico actual propuesto por la

Mecaacutenica Cuaacutentica (modelo de Schroumldinger)

El modelo de Bohr es un modelo unidimensional que utiliza un nuacutemero (n) para describir la

distribucioacuten de electrones en el aacutetomo El modelo de Schroumldinger permite que el electroacuten

ocupe un espacio tridimensional Por lo tanto requiere tres nuacutemeros conocidos como

nuacutemeros cuaacutenticos para describir los orbitales en los que se puede encontrar al electroacuten

El nuacutemero cuaacutentico principal ldquonrdquo describe el tamantildeo del orbital por ejemplo los

orbitales para los cuales n = 2 son maacutes grandes que aquellos para los cuales n = 1

Puede tomar cualquier valor entero empezando desde 1

n = 1 2 3 4 etc

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El nuacutemero cuaacutentico del momento angular orbital ldquolrdquo describe la forma del orbital

atoacutemico Puede tomar todos los valores naturales desde 0 hasta n-1 (siendo n el valor del

nuacutemero cuaacutentico principal) Por ejemplo si n = 5 los valores del son

I = 0 1 2 3 4

Se designa a los orbitales atoacutemicos en funcioacuten del valor del nuacutemero cuaacutentico secundario l

como

l = 0 orbital s (sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

El nuacutemero cuaacutentico magneacutetico ldquomrdquo determina la orientacioacuten espacial del orbital Se

denomina magneacutetico porque esta orientacioacuten espacial se acostumbra a definir en relacioacuten a

un campo magneacutetico externo Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l Por ejemplo si

l = 2 los valores posibles para m son

m = -2 -1 0 1 2

El nuacutemero cuaacutentico de espiacuten ldquosrdquo soacutelo puede tomar dos valores +12 y -12 Indican el

sentido de la rotacioacuten del electroacuten sobre su eje como las ajugas del reloj o en sentido

contrario

Capas y Subcapas principales

Todos los orbitales con el mismo valor del nuacutemero cuaacutentico principal n se encuentran en la

misma capa electroacutenica principal o nivel principal y todos los orbitales con los mismos

valores de n y ml estaacuten en la misma subcapa o subnivel

El nuacutemero de subcapas en una capa principal es igual al nuacutemero cuaacutentico principal esto es

hay una subcapa en la capa principal con n = 1 dos subcapas en la capa 37 principal con n

= 2 y asiacute sucesivamente El nombre dado a una subcapa independientemente de la capa

principal en la que se encuentre estaacute determinado por el nuacutemero cuaacutentico l de manera que

como se ha indicado anteriormente ml=0 (subcapa s) ml=1 (subcapa p) ml=2 (subcapa d)

y m = 3 (subcapa f)

El nuacutemero de orbitales en una subcapa es igual al nuacutemero de valores permitidos de m para

un valor particular de m por lo que el nuacutemero de orbitales en una subcapa es 2m + 1 Los

nombres de los orbitales son los mismos que los de las subcapas en las que aparecen

Orbitales s Orbitales p Orbitales d Orbitales f

l = 0 l = 1 l = 2 l = 3

m = 0 m = -1 0 1 m = -2 -1 0 1 2 m = -3 -2 -1 0 1 2 3

Un orbital s en una subcapa s

Tres orbitales p en una subcapa p

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Cinco orbitales d en una subcapa d

Siete orbitales f en una subcapa f

Forma y tamantildeos de los orbitales

Los orbitales s (m = 0) tienen forma esfeacuterica El tamantildeo de este orbital depende del valor del

nuacutemero cuaacutentico principal un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital

2s

Los orbitales p (m = 1) estaacuten formados por dos loacutebulos ideacutenticos que se proyectan a lo largo

de un eje La zona de unioacuten de ambos loacutebulos coincide con el nuacutecleo atoacutemico Hay tres

orbitales p (m =-1 m = 0 y m = +1) de ideacutentica forma que difieren soacutelo en su orientacioacuten a lo

largo de los ejes x y o z

Los orbitales d (m = 2) tambieacuten estaacuten formados por loacutebulos Hay cinco tipos de orbitales d

(que corresponden a m = -2 -1 0 1 2)

Los orbitales f (m = 3) tambieacuten tienen un aspecto multilobular Existen siete tipos de orbitales

f (que corresponden a m = -3 -2 -1 0 +1 +2 +3)

A continuacioacuten utilizaremos los nuacutemeros cuaacutenticos para describir la estructura electroacutenica

del aacutetomo de hidroacutegeno

El uacutenico electroacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno se encuentra en el nivel de energiacutea maacutes bajo es

decir n = 1 y dado que la primera capa principal contiene soacutelo un orbital s el nuacutemero

cuaacutentico orbital es m = 0 El uacutenico valor posible para el nuacutemero cuaacutentico magneacutetico es m = 0

Cualquiera de los dos estados de spin son posibles para el electroacuten

ORBITALES S

ORBITALES P

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17

AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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18

Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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19

Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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20

de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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21

creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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22

Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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23

ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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25

Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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31

MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Page 8: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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8

determinadas Las fases pueden presentar cualquiera de los 3 estados fiacutesicos y estaacuten

separadas entre siacute por superficies netas y definidas

SEPARACIOacuteN DE FASES en la naturaleza los sistemas homogeacuteneos suelen formar parte

de sistemas heterogeacuteneos cuyas fases es necesario separar Para ello se emplean diversos

meacutetodos cuyas caracteriacutesticas dependen del estado fiacutesico que presentan fases

Solubilizacioacuten Permite separar un soacutelido soluble de otro insoluble Ej Arena y sal Si se

antildeade agua al sistema la sal se disuelve complementando con filtracioacuten y evaporacioacuten

Tamizacioacuten meacutetodo de separacioacuten se emplea cuando el sistema heterogeacuteneo estaacute

formado por fases soacutelidas cuyas partiacuteculas son de diferente tamantildeo Ej para separar la

arena del canto rodado se utiliza un tamiz o malla metaacutelica Las partiacuteculas de mayor tamantildeo

quedan sobre el tamiz y las maacutes pequentildeas la atraviesan

Levigacioacuten se separan sistemas heterogeacuteneos formados por fases soacutelidas de distinta

densidad Ej para separar el oro de las arenas auriacuteferas se hace pasar sobre el sistema

una corriente de agua que arrastra el componente maacutes liviano (arena) y deja el maacutes pesado

(oro)

Flotacioacuten se separan sistemas heterogeacuteneos en reposo formado por soacutelidos de distinta

densidad tales como arena y partiacuteculas de corcho Si se sumerge el sistema en un liacutequido

de densidad intermedia ej agua la fase maacutes liviana flota y la pesada se deposita en el

fondo del recipiente

Filtracioacuten separa una fase soacutelida dispersa en un medio liacutequido tal como talco en agua El

material filtrante es papel de filtro tambieacuten se utiliza arena carboacuten en polvo amianto

algodoacuten

Decantacioacuten separa las fases de un sistema heterogeacuteneo formado por liacutequidos no

miscibles (no solubles entre siacute) de distinta densidad ej agua y nafta Si se deja el sistema

en reposo por diferencia de densidad se separan ambas fases la nafta sobrenada y el

agua se deposita en el fondo En los laboratorios se emplean recipientes especiales

denominados ampollas o embudos de decantacioacuten Cuando se abre la llave el liacutequido que

ocupa la posicioacuten inferior circula hacia abajo y ambas raciones se separan La decantacioacuten

se emplea tambieacuten para separar una fase soacutelida dispersa en un liacutequido tal como arena en

agua por diferencia de densidad la arena se deposita en el fondo luego se inclina el

recipiente eliminando el agua

Centrifugacioacuten se emplea para acelerar el proceso de decantacioacuten sometiendo el

sistema a una rotacioacuten La fuerza centriacutefuga que actuacutea sobre las fases permite la separacioacuten

de las mismas con mayor rapidez

Dilucioacuten se aplica cuando una de las fases es soluble en un determinado solvente

mientras la otra no lo es Un sistema formado por arena y sal puede ser separado

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9

introducieacutendolo en un recipiente que contiene agua luego de agitar el sistema para permitir

la disolucioacuten de la sal se lo somete a filtracioacuten separaacutendose asiacute la arena del agua salada A

su vez se separa el agua de la sal por evaporacioacuten del disolvente

Sublimacioacuten permite separar aquellas fases capaces de sublimar asiacute ocurre en el caso

de un sistema constituido por yodo y arena El yodo sublima por efecto del calor y se

convierte en vapor adoptando luego nuevamente el estado soacutelido al tomar contacto con una

superficie friacutea

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS

a) SUSTANCIAS PURAS son sistemas homogeacuteneos que estaacuten formados por una sola

sustancia Poseen propiedades especiacuteficas o intensivas o constantes Resisten

procedimientos mecaacutenicos y fiacutesicos de anaacutelisis

b) SOLUCIONES son tambieacuten sistemas homogeacuteneos pero se hallan formadas por maacutes de

una sustancia por lo que pueden separarse en fracciones (sal-agua) por medios fiacutesicos

Ej destilacioacuten

A estos procedimientos por los cuales puede separarse un sistema homogeacuteneo en dos o

maacutes fracciones se denominan ldquoMeacutetodos de Fraccionamientordquo

FRACCIONAMIENTO DE AGUNOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS (SOLUCIONES)

Destilacioacuten simple se emplea para separar un liacutequido de las sales disueltas en eacutel Asiacute es

posible obtener agua pura a partir de agua de mar Si la solucioacuten es llevada a una

temperatura adecuada el agua se vaporiza separaacutendose de la sal disuelta en ella Al

condensar el vapor de agua obtenemos nuevamente agua en estado liacutequido

Destilacioacuten fraccionada se emplea para separar liacutequidos volaacutetiles que tengan puntos de

ebullicioacuten diferentes En la praacutectica se utilizan dispositivos llamados columnas rectificadoras

o deflagmadores permiten una separacioacuten definida de los liacutequidos

Cristalizacioacuten empleado para obtener un soacutelido disuelto en un liacutequido siempre que aquel

tenga la propiedad de cristalizar Por evaporacioacuten del disolvente se separa el soacutelido

cristalino Es posible obtener sal a partir del agua salada dejando simplemente que el agua

se evapore

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10

Cromatografiacutea en papel esta teacutecnica se basa en el principio por el cual varios solutos en

contacto con dos disolventes no miscibles entre siacute se reparten entre ellos Esta distribucioacuten

se realizaraacute de acuerdo con la solubilidad de cada uno de los solutos en cada disolvente

SOLUCIONES sistemas dispersos Homogeacuteneos 1 FASE

DISPERSIONES sistemas dispersos Heterogeacuteneos VARIAS FASES

En estos sistemas dispersos se distinguen dos medios

a) El medio externo o fase dispersante

b) El medio interno o fase dispersa

FASE DISPERSANTE O EXTERNA FASE DISPERSA O INTERNA

Tinta China AGUA NEGRO DE HUMO

Niebla AIRE AGUA

Agua azucarada 1 sola fase AGUA AZUCAR

CARACTERES DE LOS SISTEMAS DISPERSOS O MEZCLAS

a) Los componentes de las mezclas conservan sus propiedades

b) Intervienen en proporciones variadas

c) En ellos hay diferentes clases de moleacuteculas

d) Cuando son homogeacuteneos se pueden fraccionar

e) Cuando son heterogeacuteneos se pueden separar en fases

CASOS POSIBLES DE SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten sea el estado fiacutesico del dispersante (Solvente) y el Disperso (soluto) existen casos

posibles de mezclas o sistemas dispersos

Dispersante

(Solvente)

MEZCLAS EJEMPLOS

GASEOSO

GAS EN GAS AIRE

LIQUIDO EN GAS NIEBLA

SOacuteLIDO EN GAS HUMO

LIQUIDOS

GAS EN LIacuteQUIDO OXIGENO EN AGUA

LIQUIDO EN LIQUIDO ACEITE EN AGUA

SOacuteLIDO EN LIQUIDO SAL EN AGUA

SOacuteLIDOS

GAS EN SOacuteLIDO HIELO CON AIRE

LIQUIDO EN SOacuteLIDO AZUCAR HUMEDA

SOacuteLIDO EN SOacuteLIDO ARENA Y AZUFRE EN

POLVO

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CLASIFICACIOacuteN DE LOS SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten el grado de divisioacuten de las partiacuteculas dispersas los sistemas dispersos se clasifican

en

1) Dispersiones Macroscoacutepicas o Groseras sistema heterogeacuteneo mayor a 500000

Amstrong (50 μm) Ejemplo agua-arena

2) Dispersiones finas sistemas heterogeacuteneos visibles al microscopio Menores a 500000

Amstrong (50 μm) y mayores a 10 3 Amstrong (01 μm)

Toman distintos nombres seguacuten el estado fiacutesico de los medios dispersos o dispersantes

a) Emulsiones ambos medios liacutequidos (leche Crema + Suero)

b) Suspensiones medio dispersante liacutequido y disperso soacutelido (Tinta China)

3) Dispersiones o sistemas coloidales marcan el liacutemite entre ambos sistemas Homogeacuteneo y

Heterogeacuteneo visibles al ultramicroscopio entre 01 μm y 0001μm

4) Soluciones verdaderas las partiacuteculas dispersas son moleacuteculas o iones menores a 0001

μm Sistemas homogeacuteneos sal en agua azuacutecar en agua

ENERGIA Es la capacidad que tienen los cuerpos para generar trabajo La Energiacutea puede

manifestarse de diferentes maneras en forma de movimiento (cineacutetica) de posicioacuten

(potencial) de calor de electricidad de radiaciones electromagneacuteticas etc Seguacuten sea el

proceso En nuestra asignatura nos interesa la Energiacutea quiacutemica es la que se produce en

las reacciones quiacutemicas Una pila o una bateriacutea poseen este tipo de energiacutea como tambieacuten

la que posee el carboacuten y que se manifiesta al quemarlo

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Representacioacuten de los tipos de energiacutea

TEMPERATURA Es una medida de la cantidad de calor de los cuerpos Para medirla se

utilizan termoacutemetros El desarrollo de teacutecnicas para la medicioacuten de la temperatura ha pasado

por un largo proceso histoacuterico ya que es necesario darle un valor numeacuterico a una idea

intuitiva como es el friacuteo o el calor Los termoacutemetros pueden ser calibrados de acuerdo a una

multitud de escalas que dan lugar a unidades de medicioacuten de la temperatura En el Sistema

Internacional de Unidades la unidad de temperatura es el kelvin (K) y la escala

correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta que asocia el valor laquocero kelvinraquo (0

K) al laquocero absolutoraquo y se graduacutea con un tamantildeo de grado igual al del grado Celsius Sin

embargo fuera del aacutembito cientiacutefico el uso de otras escalas de temperatura es comuacuten La

escala maacutes extendida es la escala Celsius llamada laquocentiacutegradaraquo y en mucha menor

medida y praacutecticamente solo en los Estados Unidos la escala Fahrenheit Unidades de

medidas en el caso de la escala Centiacutegrado la unidad de medida corresponde a 1100 entre

el punto triple del agua y la temperatura de ebullicioacuten del agua a 1 atmoacutesfera de presioacuten

Para la escala Fahrenheit su unidad de medida se define como 59 de 1ordmC Antiguamente el

100ordmF correspondiacutea a la temperatura media del cuerpo humano (reflejo de la formacioacuten

meacutedica de su creador) Asiacute alguien tiene fiebre cuando estaacute sobre 100ordmF

En lo recieacuten visto se constata que la escala Fahrenheit tiene puntos de referencia poco

precisos a diferencia de la escala Centiacutegrada Esto hace que actualmente la

escala Fahrenheit tenga su referencia real en la Centiacutegrada

Para pasar de grados Centiacutegrado a grados Fahrenheit usar la siguiente conversioacuten

ordmF = 95ordmC + 32ordmC

Para pasar de grados Fahrenheit a grados Centiacutegrado usar la siguiente conversioacuten

ordmC = (ordmF - 32ordm) x 59

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UNIDAD Ndeg II ESTRUCTURA ATOacuteMICA

Estructura atoacutemica generalidades Partiacuteculas atoacutemicas y subatoacutemicas Modelos Atoacutemicos

Nuacutemero maacutesico y nuacutemero atoacutemico Isoacutetopos e isoacutebaros

Modelos atoacutemicos modernos Nuacutemeros cuaacutenticos Orbitales Regla de construccioacuten atoacutemica

llenado de orbitales Principio de exclusioacuten de Pauling Regla de Hund Tabla perioacutedica

moderna Periacuteodos grupos y subgrupos caracteriacutesticas Tipo de enlace enlace ioacutenico y

covalente

ATOMO Y MOLEacuteCULA

EVOLUCIOacuteN DEL MODELO ATOacuteMICO

1) El primer modelo atoacutemico en 1898 Thompson lo propuso describiendo al aacutetomo como

una esfera con caga positiva en la que estaban incrustadas unas pocas partiacuteculas con carga

negativas llamadas electrones

2) Aacutetomo de Rutherford en 1911 descubrioacute que

a) el aacutetomo estaacute formado por un nuacutecleo central cargado positivamente rodeado de

electrones que giran (siacutemil sistema planetario) alrededor

b) El nuacutecleo concentra casi toda la masa del aacutetomo

c) La masa de las cargas positivas (protones) es aproximadamente igual a la mitad de la

masa del aacutetomo

3) Niveles Espectroscoacutepicos modelo de Borh

Descubrioacute que los electrones de un aacutetomo soacutelo pueden tener determinados valores de

energiacutea Propuso que la energiacutea de un electroacuten estaba relacionada con la distancia de su

orbital al nuacutecleo Por lo tanto los electrones soacutelo giraban en torno al nuacutecleo a determinadas

distancias en oacuterbitas cuantizadas que correspondiacutean a energiacuteas permitidas

Conclusiones

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a) Los electrones pueden girar en oacuterbitas determinadas sin perder energiacutea

b) Estos niveles permitidos o definidos de energiacutea Los electrones no absorben ni emiten

energiacutea Por ello se los denomina niveles estacionarios

c) Cuando el electroacuten gira en la oacuterbita maacutes cercana al nuacutecleo el aacutetomo se encuentra en su

estado maacutes estable ldquoNormalrdquo de energiacutea miacutenima Si el aacutetomo recibe un impulso energeacutetico

externo (luz calor electricidad) el electroacuten puede saltar a otra oacuterbita maacutes alejada es decir

de mayor energiacutea el aacutetomo que contiene el electroacuten en uno de estos estados recibe el

nombre de ldquoAacutetomo Excitadordquo es decir que el aacutetomo absorbe energiacutea cuando el electroacuten

ldquoSaltardquo hacia un nivel maacutes alejado del nuacutecleo y absorbe cuando lo hace hacia eacutel

d) La diferencia de energiacutea al pasar el electroacuten de uno a otro nivel es proporcional a la

radiacioacuten emitida o absorbida multiplicada por una constante ldquohrdquo es decir

E2 ndash E1 = hv o bien E2 ndash E1 = constante h

v

Aacutetomo de SHODINGER 1926 seguacuten el modelo propuesto los electrones no giran en torno

al nuacutecleo sino que se comportan maacutes bien como ondas que se desplazan alrededor del

nuacutecleo a determinada distancia y con determinadas energiacuteas Este modelo resulta ser el

maacutes exacto los fiacutesicos emplean ecuaciones que describen la onda electroacutenica para hallar la

regioacuten del espacio en la que resulta maacutes probable que se encuentre el electroacuten

CONCEPTO DE ORBITAL ATOacuteMICO Seguacuten el principio de indeterminacioacuten debido a la

enorme velocidad del electroacuten soacutelo es posible calcular ldquola probabilidad de hallarlo en una

zona alrededor del nuacutecleo del aacutetomordquo De acuerdo con este razonamiento el electroacuten se

mueve alrededor del nuacutecleo de manera tal que produce una ldquoNube electroacutenicardquo de carga

negativa cuya densidad indica donde es mayor la probabilidad de ubicarlo Aparece asiacute un

nuevo concepto el de orbital atoacutemico que es la regioacuten del espacio alrededor del nuacutecleo

donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten entonces no ocupa una

oacuterbita sino un orbital

El avance en el conocimiento ha dado lugar al modelo atoacutemico actual propuesto por la

Mecaacutenica Cuaacutentica (modelo de Schroumldinger)

El modelo de Bohr es un modelo unidimensional que utiliza un nuacutemero (n) para describir la

distribucioacuten de electrones en el aacutetomo El modelo de Schroumldinger permite que el electroacuten

ocupe un espacio tridimensional Por lo tanto requiere tres nuacutemeros conocidos como

nuacutemeros cuaacutenticos para describir los orbitales en los que se puede encontrar al electroacuten

El nuacutemero cuaacutentico principal ldquonrdquo describe el tamantildeo del orbital por ejemplo los

orbitales para los cuales n = 2 son maacutes grandes que aquellos para los cuales n = 1

Puede tomar cualquier valor entero empezando desde 1

n = 1 2 3 4 etc

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El nuacutemero cuaacutentico del momento angular orbital ldquolrdquo describe la forma del orbital

atoacutemico Puede tomar todos los valores naturales desde 0 hasta n-1 (siendo n el valor del

nuacutemero cuaacutentico principal) Por ejemplo si n = 5 los valores del son

I = 0 1 2 3 4

Se designa a los orbitales atoacutemicos en funcioacuten del valor del nuacutemero cuaacutentico secundario l

como

l = 0 orbital s (sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

El nuacutemero cuaacutentico magneacutetico ldquomrdquo determina la orientacioacuten espacial del orbital Se

denomina magneacutetico porque esta orientacioacuten espacial se acostumbra a definir en relacioacuten a

un campo magneacutetico externo Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l Por ejemplo si

l = 2 los valores posibles para m son

m = -2 -1 0 1 2

El nuacutemero cuaacutentico de espiacuten ldquosrdquo soacutelo puede tomar dos valores +12 y -12 Indican el

sentido de la rotacioacuten del electroacuten sobre su eje como las ajugas del reloj o en sentido

contrario

Capas y Subcapas principales

Todos los orbitales con el mismo valor del nuacutemero cuaacutentico principal n se encuentran en la

misma capa electroacutenica principal o nivel principal y todos los orbitales con los mismos

valores de n y ml estaacuten en la misma subcapa o subnivel

El nuacutemero de subcapas en una capa principal es igual al nuacutemero cuaacutentico principal esto es

hay una subcapa en la capa principal con n = 1 dos subcapas en la capa 37 principal con n

= 2 y asiacute sucesivamente El nombre dado a una subcapa independientemente de la capa

principal en la que se encuentre estaacute determinado por el nuacutemero cuaacutentico l de manera que

como se ha indicado anteriormente ml=0 (subcapa s) ml=1 (subcapa p) ml=2 (subcapa d)

y m = 3 (subcapa f)

El nuacutemero de orbitales en una subcapa es igual al nuacutemero de valores permitidos de m para

un valor particular de m por lo que el nuacutemero de orbitales en una subcapa es 2m + 1 Los

nombres de los orbitales son los mismos que los de las subcapas en las que aparecen

Orbitales s Orbitales p Orbitales d Orbitales f

l = 0 l = 1 l = 2 l = 3

m = 0 m = -1 0 1 m = -2 -1 0 1 2 m = -3 -2 -1 0 1 2 3

Un orbital s en una subcapa s

Tres orbitales p en una subcapa p

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Cinco orbitales d en una subcapa d

Siete orbitales f en una subcapa f

Forma y tamantildeos de los orbitales

Los orbitales s (m = 0) tienen forma esfeacuterica El tamantildeo de este orbital depende del valor del

nuacutemero cuaacutentico principal un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital

2s

Los orbitales p (m = 1) estaacuten formados por dos loacutebulos ideacutenticos que se proyectan a lo largo

de un eje La zona de unioacuten de ambos loacutebulos coincide con el nuacutecleo atoacutemico Hay tres

orbitales p (m =-1 m = 0 y m = +1) de ideacutentica forma que difieren soacutelo en su orientacioacuten a lo

largo de los ejes x y o z

Los orbitales d (m = 2) tambieacuten estaacuten formados por loacutebulos Hay cinco tipos de orbitales d

(que corresponden a m = -2 -1 0 1 2)

Los orbitales f (m = 3) tambieacuten tienen un aspecto multilobular Existen siete tipos de orbitales

f (que corresponden a m = -3 -2 -1 0 +1 +2 +3)

A continuacioacuten utilizaremos los nuacutemeros cuaacutenticos para describir la estructura electroacutenica

del aacutetomo de hidroacutegeno

El uacutenico electroacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno se encuentra en el nivel de energiacutea maacutes bajo es

decir n = 1 y dado que la primera capa principal contiene soacutelo un orbital s el nuacutemero

cuaacutentico orbital es m = 0 El uacutenico valor posible para el nuacutemero cuaacutentico magneacutetico es m = 0

Cualquiera de los dos estados de spin son posibles para el electroacuten

ORBITALES S

ORBITALES P

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AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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20

de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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23

ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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25

Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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26

CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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27

UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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28

Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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29

NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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38

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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39

Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Page 9: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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introducieacutendolo en un recipiente que contiene agua luego de agitar el sistema para permitir

la disolucioacuten de la sal se lo somete a filtracioacuten separaacutendose asiacute la arena del agua salada A

su vez se separa el agua de la sal por evaporacioacuten del disolvente

Sublimacioacuten permite separar aquellas fases capaces de sublimar asiacute ocurre en el caso

de un sistema constituido por yodo y arena El yodo sublima por efecto del calor y se

convierte en vapor adoptando luego nuevamente el estado soacutelido al tomar contacto con una

superficie friacutea

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS

a) SUSTANCIAS PURAS son sistemas homogeacuteneos que estaacuten formados por una sola

sustancia Poseen propiedades especiacuteficas o intensivas o constantes Resisten

procedimientos mecaacutenicos y fiacutesicos de anaacutelisis

b) SOLUCIONES son tambieacuten sistemas homogeacuteneos pero se hallan formadas por maacutes de

una sustancia por lo que pueden separarse en fracciones (sal-agua) por medios fiacutesicos

Ej destilacioacuten

A estos procedimientos por los cuales puede separarse un sistema homogeacuteneo en dos o

maacutes fracciones se denominan ldquoMeacutetodos de Fraccionamientordquo

FRACCIONAMIENTO DE AGUNOS SISTEMAS HOMOGEacuteNEOS (SOLUCIONES)

Destilacioacuten simple se emplea para separar un liacutequido de las sales disueltas en eacutel Asiacute es

posible obtener agua pura a partir de agua de mar Si la solucioacuten es llevada a una

temperatura adecuada el agua se vaporiza separaacutendose de la sal disuelta en ella Al

condensar el vapor de agua obtenemos nuevamente agua en estado liacutequido

Destilacioacuten fraccionada se emplea para separar liacutequidos volaacutetiles que tengan puntos de

ebullicioacuten diferentes En la praacutectica se utilizan dispositivos llamados columnas rectificadoras

o deflagmadores permiten una separacioacuten definida de los liacutequidos

Cristalizacioacuten empleado para obtener un soacutelido disuelto en un liacutequido siempre que aquel

tenga la propiedad de cristalizar Por evaporacioacuten del disolvente se separa el soacutelido

cristalino Es posible obtener sal a partir del agua salada dejando simplemente que el agua

se evapore

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Cromatografiacutea en papel esta teacutecnica se basa en el principio por el cual varios solutos en

contacto con dos disolventes no miscibles entre siacute se reparten entre ellos Esta distribucioacuten

se realizaraacute de acuerdo con la solubilidad de cada uno de los solutos en cada disolvente

SOLUCIONES sistemas dispersos Homogeacuteneos 1 FASE

DISPERSIONES sistemas dispersos Heterogeacuteneos VARIAS FASES

En estos sistemas dispersos se distinguen dos medios

a) El medio externo o fase dispersante

b) El medio interno o fase dispersa

FASE DISPERSANTE O EXTERNA FASE DISPERSA O INTERNA

Tinta China AGUA NEGRO DE HUMO

Niebla AIRE AGUA

Agua azucarada 1 sola fase AGUA AZUCAR

CARACTERES DE LOS SISTEMAS DISPERSOS O MEZCLAS

a) Los componentes de las mezclas conservan sus propiedades

b) Intervienen en proporciones variadas

c) En ellos hay diferentes clases de moleacuteculas

d) Cuando son homogeacuteneos se pueden fraccionar

e) Cuando son heterogeacuteneos se pueden separar en fases

CASOS POSIBLES DE SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten sea el estado fiacutesico del dispersante (Solvente) y el Disperso (soluto) existen casos

posibles de mezclas o sistemas dispersos

Dispersante

(Solvente)

MEZCLAS EJEMPLOS

GASEOSO

GAS EN GAS AIRE

LIQUIDO EN GAS NIEBLA

SOacuteLIDO EN GAS HUMO

LIQUIDOS

GAS EN LIacuteQUIDO OXIGENO EN AGUA

LIQUIDO EN LIQUIDO ACEITE EN AGUA

SOacuteLIDO EN LIQUIDO SAL EN AGUA

SOacuteLIDOS

GAS EN SOacuteLIDO HIELO CON AIRE

LIQUIDO EN SOacuteLIDO AZUCAR HUMEDA

SOacuteLIDO EN SOacuteLIDO ARENA Y AZUFRE EN

POLVO

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CLASIFICACIOacuteN DE LOS SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten el grado de divisioacuten de las partiacuteculas dispersas los sistemas dispersos se clasifican

en

1) Dispersiones Macroscoacutepicas o Groseras sistema heterogeacuteneo mayor a 500000

Amstrong (50 μm) Ejemplo agua-arena

2) Dispersiones finas sistemas heterogeacuteneos visibles al microscopio Menores a 500000

Amstrong (50 μm) y mayores a 10 3 Amstrong (01 μm)

Toman distintos nombres seguacuten el estado fiacutesico de los medios dispersos o dispersantes

a) Emulsiones ambos medios liacutequidos (leche Crema + Suero)

b) Suspensiones medio dispersante liacutequido y disperso soacutelido (Tinta China)

3) Dispersiones o sistemas coloidales marcan el liacutemite entre ambos sistemas Homogeacuteneo y

Heterogeacuteneo visibles al ultramicroscopio entre 01 μm y 0001μm

4) Soluciones verdaderas las partiacuteculas dispersas son moleacuteculas o iones menores a 0001

μm Sistemas homogeacuteneos sal en agua azuacutecar en agua

ENERGIA Es la capacidad que tienen los cuerpos para generar trabajo La Energiacutea puede

manifestarse de diferentes maneras en forma de movimiento (cineacutetica) de posicioacuten

(potencial) de calor de electricidad de radiaciones electromagneacuteticas etc Seguacuten sea el

proceso En nuestra asignatura nos interesa la Energiacutea quiacutemica es la que se produce en

las reacciones quiacutemicas Una pila o una bateriacutea poseen este tipo de energiacutea como tambieacuten

la que posee el carboacuten y que se manifiesta al quemarlo

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12

Representacioacuten de los tipos de energiacutea

TEMPERATURA Es una medida de la cantidad de calor de los cuerpos Para medirla se

utilizan termoacutemetros El desarrollo de teacutecnicas para la medicioacuten de la temperatura ha pasado

por un largo proceso histoacuterico ya que es necesario darle un valor numeacuterico a una idea

intuitiva como es el friacuteo o el calor Los termoacutemetros pueden ser calibrados de acuerdo a una

multitud de escalas que dan lugar a unidades de medicioacuten de la temperatura En el Sistema

Internacional de Unidades la unidad de temperatura es el kelvin (K) y la escala

correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta que asocia el valor laquocero kelvinraquo (0

K) al laquocero absolutoraquo y se graduacutea con un tamantildeo de grado igual al del grado Celsius Sin

embargo fuera del aacutembito cientiacutefico el uso de otras escalas de temperatura es comuacuten La

escala maacutes extendida es la escala Celsius llamada laquocentiacutegradaraquo y en mucha menor

medida y praacutecticamente solo en los Estados Unidos la escala Fahrenheit Unidades de

medidas en el caso de la escala Centiacutegrado la unidad de medida corresponde a 1100 entre

el punto triple del agua y la temperatura de ebullicioacuten del agua a 1 atmoacutesfera de presioacuten

Para la escala Fahrenheit su unidad de medida se define como 59 de 1ordmC Antiguamente el

100ordmF correspondiacutea a la temperatura media del cuerpo humano (reflejo de la formacioacuten

meacutedica de su creador) Asiacute alguien tiene fiebre cuando estaacute sobre 100ordmF

En lo recieacuten visto se constata que la escala Fahrenheit tiene puntos de referencia poco

precisos a diferencia de la escala Centiacutegrada Esto hace que actualmente la

escala Fahrenheit tenga su referencia real en la Centiacutegrada

Para pasar de grados Centiacutegrado a grados Fahrenheit usar la siguiente conversioacuten

ordmF = 95ordmC + 32ordmC

Para pasar de grados Fahrenheit a grados Centiacutegrado usar la siguiente conversioacuten

ordmC = (ordmF - 32ordm) x 59

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UNIDAD Ndeg II ESTRUCTURA ATOacuteMICA

Estructura atoacutemica generalidades Partiacuteculas atoacutemicas y subatoacutemicas Modelos Atoacutemicos

Nuacutemero maacutesico y nuacutemero atoacutemico Isoacutetopos e isoacutebaros

Modelos atoacutemicos modernos Nuacutemeros cuaacutenticos Orbitales Regla de construccioacuten atoacutemica

llenado de orbitales Principio de exclusioacuten de Pauling Regla de Hund Tabla perioacutedica

moderna Periacuteodos grupos y subgrupos caracteriacutesticas Tipo de enlace enlace ioacutenico y

covalente

ATOMO Y MOLEacuteCULA

EVOLUCIOacuteN DEL MODELO ATOacuteMICO

1) El primer modelo atoacutemico en 1898 Thompson lo propuso describiendo al aacutetomo como

una esfera con caga positiva en la que estaban incrustadas unas pocas partiacuteculas con carga

negativas llamadas electrones

2) Aacutetomo de Rutherford en 1911 descubrioacute que

a) el aacutetomo estaacute formado por un nuacutecleo central cargado positivamente rodeado de

electrones que giran (siacutemil sistema planetario) alrededor

b) El nuacutecleo concentra casi toda la masa del aacutetomo

c) La masa de las cargas positivas (protones) es aproximadamente igual a la mitad de la

masa del aacutetomo

3) Niveles Espectroscoacutepicos modelo de Borh

Descubrioacute que los electrones de un aacutetomo soacutelo pueden tener determinados valores de

energiacutea Propuso que la energiacutea de un electroacuten estaba relacionada con la distancia de su

orbital al nuacutecleo Por lo tanto los electrones soacutelo giraban en torno al nuacutecleo a determinadas

distancias en oacuterbitas cuantizadas que correspondiacutean a energiacuteas permitidas

Conclusiones

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a) Los electrones pueden girar en oacuterbitas determinadas sin perder energiacutea

b) Estos niveles permitidos o definidos de energiacutea Los electrones no absorben ni emiten

energiacutea Por ello se los denomina niveles estacionarios

c) Cuando el electroacuten gira en la oacuterbita maacutes cercana al nuacutecleo el aacutetomo se encuentra en su

estado maacutes estable ldquoNormalrdquo de energiacutea miacutenima Si el aacutetomo recibe un impulso energeacutetico

externo (luz calor electricidad) el electroacuten puede saltar a otra oacuterbita maacutes alejada es decir

de mayor energiacutea el aacutetomo que contiene el electroacuten en uno de estos estados recibe el

nombre de ldquoAacutetomo Excitadordquo es decir que el aacutetomo absorbe energiacutea cuando el electroacuten

ldquoSaltardquo hacia un nivel maacutes alejado del nuacutecleo y absorbe cuando lo hace hacia eacutel

d) La diferencia de energiacutea al pasar el electroacuten de uno a otro nivel es proporcional a la

radiacioacuten emitida o absorbida multiplicada por una constante ldquohrdquo es decir

E2 ndash E1 = hv o bien E2 ndash E1 = constante h

v

Aacutetomo de SHODINGER 1926 seguacuten el modelo propuesto los electrones no giran en torno

al nuacutecleo sino que se comportan maacutes bien como ondas que se desplazan alrededor del

nuacutecleo a determinada distancia y con determinadas energiacuteas Este modelo resulta ser el

maacutes exacto los fiacutesicos emplean ecuaciones que describen la onda electroacutenica para hallar la

regioacuten del espacio en la que resulta maacutes probable que se encuentre el electroacuten

CONCEPTO DE ORBITAL ATOacuteMICO Seguacuten el principio de indeterminacioacuten debido a la

enorme velocidad del electroacuten soacutelo es posible calcular ldquola probabilidad de hallarlo en una

zona alrededor del nuacutecleo del aacutetomordquo De acuerdo con este razonamiento el electroacuten se

mueve alrededor del nuacutecleo de manera tal que produce una ldquoNube electroacutenicardquo de carga

negativa cuya densidad indica donde es mayor la probabilidad de ubicarlo Aparece asiacute un

nuevo concepto el de orbital atoacutemico que es la regioacuten del espacio alrededor del nuacutecleo

donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten entonces no ocupa una

oacuterbita sino un orbital

El avance en el conocimiento ha dado lugar al modelo atoacutemico actual propuesto por la

Mecaacutenica Cuaacutentica (modelo de Schroumldinger)

El modelo de Bohr es un modelo unidimensional que utiliza un nuacutemero (n) para describir la

distribucioacuten de electrones en el aacutetomo El modelo de Schroumldinger permite que el electroacuten

ocupe un espacio tridimensional Por lo tanto requiere tres nuacutemeros conocidos como

nuacutemeros cuaacutenticos para describir los orbitales en los que se puede encontrar al electroacuten

El nuacutemero cuaacutentico principal ldquonrdquo describe el tamantildeo del orbital por ejemplo los

orbitales para los cuales n = 2 son maacutes grandes que aquellos para los cuales n = 1

Puede tomar cualquier valor entero empezando desde 1

n = 1 2 3 4 etc

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El nuacutemero cuaacutentico del momento angular orbital ldquolrdquo describe la forma del orbital

atoacutemico Puede tomar todos los valores naturales desde 0 hasta n-1 (siendo n el valor del

nuacutemero cuaacutentico principal) Por ejemplo si n = 5 los valores del son

I = 0 1 2 3 4

Se designa a los orbitales atoacutemicos en funcioacuten del valor del nuacutemero cuaacutentico secundario l

como

l = 0 orbital s (sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

El nuacutemero cuaacutentico magneacutetico ldquomrdquo determina la orientacioacuten espacial del orbital Se

denomina magneacutetico porque esta orientacioacuten espacial se acostumbra a definir en relacioacuten a

un campo magneacutetico externo Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l Por ejemplo si

l = 2 los valores posibles para m son

m = -2 -1 0 1 2

El nuacutemero cuaacutentico de espiacuten ldquosrdquo soacutelo puede tomar dos valores +12 y -12 Indican el

sentido de la rotacioacuten del electroacuten sobre su eje como las ajugas del reloj o en sentido

contrario

Capas y Subcapas principales

Todos los orbitales con el mismo valor del nuacutemero cuaacutentico principal n se encuentran en la

misma capa electroacutenica principal o nivel principal y todos los orbitales con los mismos

valores de n y ml estaacuten en la misma subcapa o subnivel

El nuacutemero de subcapas en una capa principal es igual al nuacutemero cuaacutentico principal esto es

hay una subcapa en la capa principal con n = 1 dos subcapas en la capa 37 principal con n

= 2 y asiacute sucesivamente El nombre dado a una subcapa independientemente de la capa

principal en la que se encuentre estaacute determinado por el nuacutemero cuaacutentico l de manera que

como se ha indicado anteriormente ml=0 (subcapa s) ml=1 (subcapa p) ml=2 (subcapa d)

y m = 3 (subcapa f)

El nuacutemero de orbitales en una subcapa es igual al nuacutemero de valores permitidos de m para

un valor particular de m por lo que el nuacutemero de orbitales en una subcapa es 2m + 1 Los

nombres de los orbitales son los mismos que los de las subcapas en las que aparecen

Orbitales s Orbitales p Orbitales d Orbitales f

l = 0 l = 1 l = 2 l = 3

m = 0 m = -1 0 1 m = -2 -1 0 1 2 m = -3 -2 -1 0 1 2 3

Un orbital s en una subcapa s

Tres orbitales p en una subcapa p

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Cinco orbitales d en una subcapa d

Siete orbitales f en una subcapa f

Forma y tamantildeos de los orbitales

Los orbitales s (m = 0) tienen forma esfeacuterica El tamantildeo de este orbital depende del valor del

nuacutemero cuaacutentico principal un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital

2s

Los orbitales p (m = 1) estaacuten formados por dos loacutebulos ideacutenticos que se proyectan a lo largo

de un eje La zona de unioacuten de ambos loacutebulos coincide con el nuacutecleo atoacutemico Hay tres

orbitales p (m =-1 m = 0 y m = +1) de ideacutentica forma que difieren soacutelo en su orientacioacuten a lo

largo de los ejes x y o z

Los orbitales d (m = 2) tambieacuten estaacuten formados por loacutebulos Hay cinco tipos de orbitales d

(que corresponden a m = -2 -1 0 1 2)

Los orbitales f (m = 3) tambieacuten tienen un aspecto multilobular Existen siete tipos de orbitales

f (que corresponden a m = -3 -2 -1 0 +1 +2 +3)

A continuacioacuten utilizaremos los nuacutemeros cuaacutenticos para describir la estructura electroacutenica

del aacutetomo de hidroacutegeno

El uacutenico electroacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno se encuentra en el nivel de energiacutea maacutes bajo es

decir n = 1 y dado que la primera capa principal contiene soacutelo un orbital s el nuacutemero

cuaacutentico orbital es m = 0 El uacutenico valor posible para el nuacutemero cuaacutentico magneacutetico es m = 0

Cualquiera de los dos estados de spin son posibles para el electroacuten

ORBITALES S

ORBITALES P

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AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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18

Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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19

Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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20

de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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23

ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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25

Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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26

CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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31

MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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Page 10: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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10

Cromatografiacutea en papel esta teacutecnica se basa en el principio por el cual varios solutos en

contacto con dos disolventes no miscibles entre siacute se reparten entre ellos Esta distribucioacuten

se realizaraacute de acuerdo con la solubilidad de cada uno de los solutos en cada disolvente

SOLUCIONES sistemas dispersos Homogeacuteneos 1 FASE

DISPERSIONES sistemas dispersos Heterogeacuteneos VARIAS FASES

En estos sistemas dispersos se distinguen dos medios

a) El medio externo o fase dispersante

b) El medio interno o fase dispersa

FASE DISPERSANTE O EXTERNA FASE DISPERSA O INTERNA

Tinta China AGUA NEGRO DE HUMO

Niebla AIRE AGUA

Agua azucarada 1 sola fase AGUA AZUCAR

CARACTERES DE LOS SISTEMAS DISPERSOS O MEZCLAS

a) Los componentes de las mezclas conservan sus propiedades

b) Intervienen en proporciones variadas

c) En ellos hay diferentes clases de moleacuteculas

d) Cuando son homogeacuteneos se pueden fraccionar

e) Cuando son heterogeacuteneos se pueden separar en fases

CASOS POSIBLES DE SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten sea el estado fiacutesico del dispersante (Solvente) y el Disperso (soluto) existen casos

posibles de mezclas o sistemas dispersos

Dispersante

(Solvente)

MEZCLAS EJEMPLOS

GASEOSO

GAS EN GAS AIRE

LIQUIDO EN GAS NIEBLA

SOacuteLIDO EN GAS HUMO

LIQUIDOS

GAS EN LIacuteQUIDO OXIGENO EN AGUA

LIQUIDO EN LIQUIDO ACEITE EN AGUA

SOacuteLIDO EN LIQUIDO SAL EN AGUA

SOacuteLIDOS

GAS EN SOacuteLIDO HIELO CON AIRE

LIQUIDO EN SOacuteLIDO AZUCAR HUMEDA

SOacuteLIDO EN SOacuteLIDO ARENA Y AZUFRE EN

POLVO

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11

CLASIFICACIOacuteN DE LOS SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten el grado de divisioacuten de las partiacuteculas dispersas los sistemas dispersos se clasifican

en

1) Dispersiones Macroscoacutepicas o Groseras sistema heterogeacuteneo mayor a 500000

Amstrong (50 μm) Ejemplo agua-arena

2) Dispersiones finas sistemas heterogeacuteneos visibles al microscopio Menores a 500000

Amstrong (50 μm) y mayores a 10 3 Amstrong (01 μm)

Toman distintos nombres seguacuten el estado fiacutesico de los medios dispersos o dispersantes

a) Emulsiones ambos medios liacutequidos (leche Crema + Suero)

b) Suspensiones medio dispersante liacutequido y disperso soacutelido (Tinta China)

3) Dispersiones o sistemas coloidales marcan el liacutemite entre ambos sistemas Homogeacuteneo y

Heterogeacuteneo visibles al ultramicroscopio entre 01 μm y 0001μm

4) Soluciones verdaderas las partiacuteculas dispersas son moleacuteculas o iones menores a 0001

μm Sistemas homogeacuteneos sal en agua azuacutecar en agua

ENERGIA Es la capacidad que tienen los cuerpos para generar trabajo La Energiacutea puede

manifestarse de diferentes maneras en forma de movimiento (cineacutetica) de posicioacuten

(potencial) de calor de electricidad de radiaciones electromagneacuteticas etc Seguacuten sea el

proceso En nuestra asignatura nos interesa la Energiacutea quiacutemica es la que se produce en

las reacciones quiacutemicas Una pila o una bateriacutea poseen este tipo de energiacutea como tambieacuten

la que posee el carboacuten y que se manifiesta al quemarlo

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12

Representacioacuten de los tipos de energiacutea

TEMPERATURA Es una medida de la cantidad de calor de los cuerpos Para medirla se

utilizan termoacutemetros El desarrollo de teacutecnicas para la medicioacuten de la temperatura ha pasado

por un largo proceso histoacuterico ya que es necesario darle un valor numeacuterico a una idea

intuitiva como es el friacuteo o el calor Los termoacutemetros pueden ser calibrados de acuerdo a una

multitud de escalas que dan lugar a unidades de medicioacuten de la temperatura En el Sistema

Internacional de Unidades la unidad de temperatura es el kelvin (K) y la escala

correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta que asocia el valor laquocero kelvinraquo (0

K) al laquocero absolutoraquo y se graduacutea con un tamantildeo de grado igual al del grado Celsius Sin

embargo fuera del aacutembito cientiacutefico el uso de otras escalas de temperatura es comuacuten La

escala maacutes extendida es la escala Celsius llamada laquocentiacutegradaraquo y en mucha menor

medida y praacutecticamente solo en los Estados Unidos la escala Fahrenheit Unidades de

medidas en el caso de la escala Centiacutegrado la unidad de medida corresponde a 1100 entre

el punto triple del agua y la temperatura de ebullicioacuten del agua a 1 atmoacutesfera de presioacuten

Para la escala Fahrenheit su unidad de medida se define como 59 de 1ordmC Antiguamente el

100ordmF correspondiacutea a la temperatura media del cuerpo humano (reflejo de la formacioacuten

meacutedica de su creador) Asiacute alguien tiene fiebre cuando estaacute sobre 100ordmF

En lo recieacuten visto se constata que la escala Fahrenheit tiene puntos de referencia poco

precisos a diferencia de la escala Centiacutegrada Esto hace que actualmente la

escala Fahrenheit tenga su referencia real en la Centiacutegrada

Para pasar de grados Centiacutegrado a grados Fahrenheit usar la siguiente conversioacuten

ordmF = 95ordmC + 32ordmC

Para pasar de grados Fahrenheit a grados Centiacutegrado usar la siguiente conversioacuten

ordmC = (ordmF - 32ordm) x 59

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UNIDAD Ndeg II ESTRUCTURA ATOacuteMICA

Estructura atoacutemica generalidades Partiacuteculas atoacutemicas y subatoacutemicas Modelos Atoacutemicos

Nuacutemero maacutesico y nuacutemero atoacutemico Isoacutetopos e isoacutebaros

Modelos atoacutemicos modernos Nuacutemeros cuaacutenticos Orbitales Regla de construccioacuten atoacutemica

llenado de orbitales Principio de exclusioacuten de Pauling Regla de Hund Tabla perioacutedica

moderna Periacuteodos grupos y subgrupos caracteriacutesticas Tipo de enlace enlace ioacutenico y

covalente

ATOMO Y MOLEacuteCULA

EVOLUCIOacuteN DEL MODELO ATOacuteMICO

1) El primer modelo atoacutemico en 1898 Thompson lo propuso describiendo al aacutetomo como

una esfera con caga positiva en la que estaban incrustadas unas pocas partiacuteculas con carga

negativas llamadas electrones

2) Aacutetomo de Rutherford en 1911 descubrioacute que

a) el aacutetomo estaacute formado por un nuacutecleo central cargado positivamente rodeado de

electrones que giran (siacutemil sistema planetario) alrededor

b) El nuacutecleo concentra casi toda la masa del aacutetomo

c) La masa de las cargas positivas (protones) es aproximadamente igual a la mitad de la

masa del aacutetomo

3) Niveles Espectroscoacutepicos modelo de Borh

Descubrioacute que los electrones de un aacutetomo soacutelo pueden tener determinados valores de

energiacutea Propuso que la energiacutea de un electroacuten estaba relacionada con la distancia de su

orbital al nuacutecleo Por lo tanto los electrones soacutelo giraban en torno al nuacutecleo a determinadas

distancias en oacuterbitas cuantizadas que correspondiacutean a energiacuteas permitidas

Conclusiones

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a) Los electrones pueden girar en oacuterbitas determinadas sin perder energiacutea

b) Estos niveles permitidos o definidos de energiacutea Los electrones no absorben ni emiten

energiacutea Por ello se los denomina niveles estacionarios

c) Cuando el electroacuten gira en la oacuterbita maacutes cercana al nuacutecleo el aacutetomo se encuentra en su

estado maacutes estable ldquoNormalrdquo de energiacutea miacutenima Si el aacutetomo recibe un impulso energeacutetico

externo (luz calor electricidad) el electroacuten puede saltar a otra oacuterbita maacutes alejada es decir

de mayor energiacutea el aacutetomo que contiene el electroacuten en uno de estos estados recibe el

nombre de ldquoAacutetomo Excitadordquo es decir que el aacutetomo absorbe energiacutea cuando el electroacuten

ldquoSaltardquo hacia un nivel maacutes alejado del nuacutecleo y absorbe cuando lo hace hacia eacutel

d) La diferencia de energiacutea al pasar el electroacuten de uno a otro nivel es proporcional a la

radiacioacuten emitida o absorbida multiplicada por una constante ldquohrdquo es decir

E2 ndash E1 = hv o bien E2 ndash E1 = constante h

v

Aacutetomo de SHODINGER 1926 seguacuten el modelo propuesto los electrones no giran en torno

al nuacutecleo sino que se comportan maacutes bien como ondas que se desplazan alrededor del

nuacutecleo a determinada distancia y con determinadas energiacuteas Este modelo resulta ser el

maacutes exacto los fiacutesicos emplean ecuaciones que describen la onda electroacutenica para hallar la

regioacuten del espacio en la que resulta maacutes probable que se encuentre el electroacuten

CONCEPTO DE ORBITAL ATOacuteMICO Seguacuten el principio de indeterminacioacuten debido a la

enorme velocidad del electroacuten soacutelo es posible calcular ldquola probabilidad de hallarlo en una

zona alrededor del nuacutecleo del aacutetomordquo De acuerdo con este razonamiento el electroacuten se

mueve alrededor del nuacutecleo de manera tal que produce una ldquoNube electroacutenicardquo de carga

negativa cuya densidad indica donde es mayor la probabilidad de ubicarlo Aparece asiacute un

nuevo concepto el de orbital atoacutemico que es la regioacuten del espacio alrededor del nuacutecleo

donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten entonces no ocupa una

oacuterbita sino un orbital

El avance en el conocimiento ha dado lugar al modelo atoacutemico actual propuesto por la

Mecaacutenica Cuaacutentica (modelo de Schroumldinger)

El modelo de Bohr es un modelo unidimensional que utiliza un nuacutemero (n) para describir la

distribucioacuten de electrones en el aacutetomo El modelo de Schroumldinger permite que el electroacuten

ocupe un espacio tridimensional Por lo tanto requiere tres nuacutemeros conocidos como

nuacutemeros cuaacutenticos para describir los orbitales en los que se puede encontrar al electroacuten

El nuacutemero cuaacutentico principal ldquonrdquo describe el tamantildeo del orbital por ejemplo los

orbitales para los cuales n = 2 son maacutes grandes que aquellos para los cuales n = 1

Puede tomar cualquier valor entero empezando desde 1

n = 1 2 3 4 etc

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El nuacutemero cuaacutentico del momento angular orbital ldquolrdquo describe la forma del orbital

atoacutemico Puede tomar todos los valores naturales desde 0 hasta n-1 (siendo n el valor del

nuacutemero cuaacutentico principal) Por ejemplo si n = 5 los valores del son

I = 0 1 2 3 4

Se designa a los orbitales atoacutemicos en funcioacuten del valor del nuacutemero cuaacutentico secundario l

como

l = 0 orbital s (sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

El nuacutemero cuaacutentico magneacutetico ldquomrdquo determina la orientacioacuten espacial del orbital Se

denomina magneacutetico porque esta orientacioacuten espacial se acostumbra a definir en relacioacuten a

un campo magneacutetico externo Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l Por ejemplo si

l = 2 los valores posibles para m son

m = -2 -1 0 1 2

El nuacutemero cuaacutentico de espiacuten ldquosrdquo soacutelo puede tomar dos valores +12 y -12 Indican el

sentido de la rotacioacuten del electroacuten sobre su eje como las ajugas del reloj o en sentido

contrario

Capas y Subcapas principales

Todos los orbitales con el mismo valor del nuacutemero cuaacutentico principal n se encuentran en la

misma capa electroacutenica principal o nivel principal y todos los orbitales con los mismos

valores de n y ml estaacuten en la misma subcapa o subnivel

El nuacutemero de subcapas en una capa principal es igual al nuacutemero cuaacutentico principal esto es

hay una subcapa en la capa principal con n = 1 dos subcapas en la capa 37 principal con n

= 2 y asiacute sucesivamente El nombre dado a una subcapa independientemente de la capa

principal en la que se encuentre estaacute determinado por el nuacutemero cuaacutentico l de manera que

como se ha indicado anteriormente ml=0 (subcapa s) ml=1 (subcapa p) ml=2 (subcapa d)

y m = 3 (subcapa f)

El nuacutemero de orbitales en una subcapa es igual al nuacutemero de valores permitidos de m para

un valor particular de m por lo que el nuacutemero de orbitales en una subcapa es 2m + 1 Los

nombres de los orbitales son los mismos que los de las subcapas en las que aparecen

Orbitales s Orbitales p Orbitales d Orbitales f

l = 0 l = 1 l = 2 l = 3

m = 0 m = -1 0 1 m = -2 -1 0 1 2 m = -3 -2 -1 0 1 2 3

Un orbital s en una subcapa s

Tres orbitales p en una subcapa p

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Cinco orbitales d en una subcapa d

Siete orbitales f en una subcapa f

Forma y tamantildeos de los orbitales

Los orbitales s (m = 0) tienen forma esfeacuterica El tamantildeo de este orbital depende del valor del

nuacutemero cuaacutentico principal un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital

2s

Los orbitales p (m = 1) estaacuten formados por dos loacutebulos ideacutenticos que se proyectan a lo largo

de un eje La zona de unioacuten de ambos loacutebulos coincide con el nuacutecleo atoacutemico Hay tres

orbitales p (m =-1 m = 0 y m = +1) de ideacutentica forma que difieren soacutelo en su orientacioacuten a lo

largo de los ejes x y o z

Los orbitales d (m = 2) tambieacuten estaacuten formados por loacutebulos Hay cinco tipos de orbitales d

(que corresponden a m = -2 -1 0 1 2)

Los orbitales f (m = 3) tambieacuten tienen un aspecto multilobular Existen siete tipos de orbitales

f (que corresponden a m = -3 -2 -1 0 +1 +2 +3)

A continuacioacuten utilizaremos los nuacutemeros cuaacutenticos para describir la estructura electroacutenica

del aacutetomo de hidroacutegeno

El uacutenico electroacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno se encuentra en el nivel de energiacutea maacutes bajo es

decir n = 1 y dado que la primera capa principal contiene soacutelo un orbital s el nuacutemero

cuaacutentico orbital es m = 0 El uacutenico valor posible para el nuacutemero cuaacutentico magneacutetico es m = 0

Cualquiera de los dos estados de spin son posibles para el electroacuten

ORBITALES S

ORBITALES P

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AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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25

Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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29

NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Page 11: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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11

CLASIFICACIOacuteN DE LOS SISTEMAS DISPERSOS

Seguacuten el grado de divisioacuten de las partiacuteculas dispersas los sistemas dispersos se clasifican

en

1) Dispersiones Macroscoacutepicas o Groseras sistema heterogeacuteneo mayor a 500000

Amstrong (50 μm) Ejemplo agua-arena

2) Dispersiones finas sistemas heterogeacuteneos visibles al microscopio Menores a 500000

Amstrong (50 μm) y mayores a 10 3 Amstrong (01 μm)

Toman distintos nombres seguacuten el estado fiacutesico de los medios dispersos o dispersantes

a) Emulsiones ambos medios liacutequidos (leche Crema + Suero)

b) Suspensiones medio dispersante liacutequido y disperso soacutelido (Tinta China)

3) Dispersiones o sistemas coloidales marcan el liacutemite entre ambos sistemas Homogeacuteneo y

Heterogeacuteneo visibles al ultramicroscopio entre 01 μm y 0001μm

4) Soluciones verdaderas las partiacuteculas dispersas son moleacuteculas o iones menores a 0001

μm Sistemas homogeacuteneos sal en agua azuacutecar en agua

ENERGIA Es la capacidad que tienen los cuerpos para generar trabajo La Energiacutea puede

manifestarse de diferentes maneras en forma de movimiento (cineacutetica) de posicioacuten

(potencial) de calor de electricidad de radiaciones electromagneacuteticas etc Seguacuten sea el

proceso En nuestra asignatura nos interesa la Energiacutea quiacutemica es la que se produce en

las reacciones quiacutemicas Una pila o una bateriacutea poseen este tipo de energiacutea como tambieacuten

la que posee el carboacuten y que se manifiesta al quemarlo

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12

Representacioacuten de los tipos de energiacutea

TEMPERATURA Es una medida de la cantidad de calor de los cuerpos Para medirla se

utilizan termoacutemetros El desarrollo de teacutecnicas para la medicioacuten de la temperatura ha pasado

por un largo proceso histoacuterico ya que es necesario darle un valor numeacuterico a una idea

intuitiva como es el friacuteo o el calor Los termoacutemetros pueden ser calibrados de acuerdo a una

multitud de escalas que dan lugar a unidades de medicioacuten de la temperatura En el Sistema

Internacional de Unidades la unidad de temperatura es el kelvin (K) y la escala

correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta que asocia el valor laquocero kelvinraquo (0

K) al laquocero absolutoraquo y se graduacutea con un tamantildeo de grado igual al del grado Celsius Sin

embargo fuera del aacutembito cientiacutefico el uso de otras escalas de temperatura es comuacuten La

escala maacutes extendida es la escala Celsius llamada laquocentiacutegradaraquo y en mucha menor

medida y praacutecticamente solo en los Estados Unidos la escala Fahrenheit Unidades de

medidas en el caso de la escala Centiacutegrado la unidad de medida corresponde a 1100 entre

el punto triple del agua y la temperatura de ebullicioacuten del agua a 1 atmoacutesfera de presioacuten

Para la escala Fahrenheit su unidad de medida se define como 59 de 1ordmC Antiguamente el

100ordmF correspondiacutea a la temperatura media del cuerpo humano (reflejo de la formacioacuten

meacutedica de su creador) Asiacute alguien tiene fiebre cuando estaacute sobre 100ordmF

En lo recieacuten visto se constata que la escala Fahrenheit tiene puntos de referencia poco

precisos a diferencia de la escala Centiacutegrada Esto hace que actualmente la

escala Fahrenheit tenga su referencia real en la Centiacutegrada

Para pasar de grados Centiacutegrado a grados Fahrenheit usar la siguiente conversioacuten

ordmF = 95ordmC + 32ordmC

Para pasar de grados Fahrenheit a grados Centiacutegrado usar la siguiente conversioacuten

ordmC = (ordmF - 32ordm) x 59

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UNIDAD Ndeg II ESTRUCTURA ATOacuteMICA

Estructura atoacutemica generalidades Partiacuteculas atoacutemicas y subatoacutemicas Modelos Atoacutemicos

Nuacutemero maacutesico y nuacutemero atoacutemico Isoacutetopos e isoacutebaros

Modelos atoacutemicos modernos Nuacutemeros cuaacutenticos Orbitales Regla de construccioacuten atoacutemica

llenado de orbitales Principio de exclusioacuten de Pauling Regla de Hund Tabla perioacutedica

moderna Periacuteodos grupos y subgrupos caracteriacutesticas Tipo de enlace enlace ioacutenico y

covalente

ATOMO Y MOLEacuteCULA

EVOLUCIOacuteN DEL MODELO ATOacuteMICO

1) El primer modelo atoacutemico en 1898 Thompson lo propuso describiendo al aacutetomo como

una esfera con caga positiva en la que estaban incrustadas unas pocas partiacuteculas con carga

negativas llamadas electrones

2) Aacutetomo de Rutherford en 1911 descubrioacute que

a) el aacutetomo estaacute formado por un nuacutecleo central cargado positivamente rodeado de

electrones que giran (siacutemil sistema planetario) alrededor

b) El nuacutecleo concentra casi toda la masa del aacutetomo

c) La masa de las cargas positivas (protones) es aproximadamente igual a la mitad de la

masa del aacutetomo

3) Niveles Espectroscoacutepicos modelo de Borh

Descubrioacute que los electrones de un aacutetomo soacutelo pueden tener determinados valores de

energiacutea Propuso que la energiacutea de un electroacuten estaba relacionada con la distancia de su

orbital al nuacutecleo Por lo tanto los electrones soacutelo giraban en torno al nuacutecleo a determinadas

distancias en oacuterbitas cuantizadas que correspondiacutean a energiacuteas permitidas

Conclusiones

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a) Los electrones pueden girar en oacuterbitas determinadas sin perder energiacutea

b) Estos niveles permitidos o definidos de energiacutea Los electrones no absorben ni emiten

energiacutea Por ello se los denomina niveles estacionarios

c) Cuando el electroacuten gira en la oacuterbita maacutes cercana al nuacutecleo el aacutetomo se encuentra en su

estado maacutes estable ldquoNormalrdquo de energiacutea miacutenima Si el aacutetomo recibe un impulso energeacutetico

externo (luz calor electricidad) el electroacuten puede saltar a otra oacuterbita maacutes alejada es decir

de mayor energiacutea el aacutetomo que contiene el electroacuten en uno de estos estados recibe el

nombre de ldquoAacutetomo Excitadordquo es decir que el aacutetomo absorbe energiacutea cuando el electroacuten

ldquoSaltardquo hacia un nivel maacutes alejado del nuacutecleo y absorbe cuando lo hace hacia eacutel

d) La diferencia de energiacutea al pasar el electroacuten de uno a otro nivel es proporcional a la

radiacioacuten emitida o absorbida multiplicada por una constante ldquohrdquo es decir

E2 ndash E1 = hv o bien E2 ndash E1 = constante h

v

Aacutetomo de SHODINGER 1926 seguacuten el modelo propuesto los electrones no giran en torno

al nuacutecleo sino que se comportan maacutes bien como ondas que se desplazan alrededor del

nuacutecleo a determinada distancia y con determinadas energiacuteas Este modelo resulta ser el

maacutes exacto los fiacutesicos emplean ecuaciones que describen la onda electroacutenica para hallar la

regioacuten del espacio en la que resulta maacutes probable que se encuentre el electroacuten

CONCEPTO DE ORBITAL ATOacuteMICO Seguacuten el principio de indeterminacioacuten debido a la

enorme velocidad del electroacuten soacutelo es posible calcular ldquola probabilidad de hallarlo en una

zona alrededor del nuacutecleo del aacutetomordquo De acuerdo con este razonamiento el electroacuten se

mueve alrededor del nuacutecleo de manera tal que produce una ldquoNube electroacutenicardquo de carga

negativa cuya densidad indica donde es mayor la probabilidad de ubicarlo Aparece asiacute un

nuevo concepto el de orbital atoacutemico que es la regioacuten del espacio alrededor del nuacutecleo

donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten entonces no ocupa una

oacuterbita sino un orbital

El avance en el conocimiento ha dado lugar al modelo atoacutemico actual propuesto por la

Mecaacutenica Cuaacutentica (modelo de Schroumldinger)

El modelo de Bohr es un modelo unidimensional que utiliza un nuacutemero (n) para describir la

distribucioacuten de electrones en el aacutetomo El modelo de Schroumldinger permite que el electroacuten

ocupe un espacio tridimensional Por lo tanto requiere tres nuacutemeros conocidos como

nuacutemeros cuaacutenticos para describir los orbitales en los que se puede encontrar al electroacuten

El nuacutemero cuaacutentico principal ldquonrdquo describe el tamantildeo del orbital por ejemplo los

orbitales para los cuales n = 2 son maacutes grandes que aquellos para los cuales n = 1

Puede tomar cualquier valor entero empezando desde 1

n = 1 2 3 4 etc

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15

El nuacutemero cuaacutentico del momento angular orbital ldquolrdquo describe la forma del orbital

atoacutemico Puede tomar todos los valores naturales desde 0 hasta n-1 (siendo n el valor del

nuacutemero cuaacutentico principal) Por ejemplo si n = 5 los valores del son

I = 0 1 2 3 4

Se designa a los orbitales atoacutemicos en funcioacuten del valor del nuacutemero cuaacutentico secundario l

como

l = 0 orbital s (sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

El nuacutemero cuaacutentico magneacutetico ldquomrdquo determina la orientacioacuten espacial del orbital Se

denomina magneacutetico porque esta orientacioacuten espacial se acostumbra a definir en relacioacuten a

un campo magneacutetico externo Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l Por ejemplo si

l = 2 los valores posibles para m son

m = -2 -1 0 1 2

El nuacutemero cuaacutentico de espiacuten ldquosrdquo soacutelo puede tomar dos valores +12 y -12 Indican el

sentido de la rotacioacuten del electroacuten sobre su eje como las ajugas del reloj o en sentido

contrario

Capas y Subcapas principales

Todos los orbitales con el mismo valor del nuacutemero cuaacutentico principal n se encuentran en la

misma capa electroacutenica principal o nivel principal y todos los orbitales con los mismos

valores de n y ml estaacuten en la misma subcapa o subnivel

El nuacutemero de subcapas en una capa principal es igual al nuacutemero cuaacutentico principal esto es

hay una subcapa en la capa principal con n = 1 dos subcapas en la capa 37 principal con n

= 2 y asiacute sucesivamente El nombre dado a una subcapa independientemente de la capa

principal en la que se encuentre estaacute determinado por el nuacutemero cuaacutentico l de manera que

como se ha indicado anteriormente ml=0 (subcapa s) ml=1 (subcapa p) ml=2 (subcapa d)

y m = 3 (subcapa f)

El nuacutemero de orbitales en una subcapa es igual al nuacutemero de valores permitidos de m para

un valor particular de m por lo que el nuacutemero de orbitales en una subcapa es 2m + 1 Los

nombres de los orbitales son los mismos que los de las subcapas en las que aparecen

Orbitales s Orbitales p Orbitales d Orbitales f

l = 0 l = 1 l = 2 l = 3

m = 0 m = -1 0 1 m = -2 -1 0 1 2 m = -3 -2 -1 0 1 2 3

Un orbital s en una subcapa s

Tres orbitales p en una subcapa p

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Cinco orbitales d en una subcapa d

Siete orbitales f en una subcapa f

Forma y tamantildeos de los orbitales

Los orbitales s (m = 0) tienen forma esfeacuterica El tamantildeo de este orbital depende del valor del

nuacutemero cuaacutentico principal un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital

2s

Los orbitales p (m = 1) estaacuten formados por dos loacutebulos ideacutenticos que se proyectan a lo largo

de un eje La zona de unioacuten de ambos loacutebulos coincide con el nuacutecleo atoacutemico Hay tres

orbitales p (m =-1 m = 0 y m = +1) de ideacutentica forma que difieren soacutelo en su orientacioacuten a lo

largo de los ejes x y o z

Los orbitales d (m = 2) tambieacuten estaacuten formados por loacutebulos Hay cinco tipos de orbitales d

(que corresponden a m = -2 -1 0 1 2)

Los orbitales f (m = 3) tambieacuten tienen un aspecto multilobular Existen siete tipos de orbitales

f (que corresponden a m = -3 -2 -1 0 +1 +2 +3)

A continuacioacuten utilizaremos los nuacutemeros cuaacutenticos para describir la estructura electroacutenica

del aacutetomo de hidroacutegeno

El uacutenico electroacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno se encuentra en el nivel de energiacutea maacutes bajo es

decir n = 1 y dado que la primera capa principal contiene soacutelo un orbital s el nuacutemero

cuaacutentico orbital es m = 0 El uacutenico valor posible para el nuacutemero cuaacutentico magneacutetico es m = 0

Cualquiera de los dos estados de spin son posibles para el electroacuten

ORBITALES S

ORBITALES P

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AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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19

Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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20

de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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21

creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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22

Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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23

ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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25

Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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26

CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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31

MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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38

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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39

Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Page 12: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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Representacioacuten de los tipos de energiacutea

TEMPERATURA Es una medida de la cantidad de calor de los cuerpos Para medirla se

utilizan termoacutemetros El desarrollo de teacutecnicas para la medicioacuten de la temperatura ha pasado

por un largo proceso histoacuterico ya que es necesario darle un valor numeacuterico a una idea

intuitiva como es el friacuteo o el calor Los termoacutemetros pueden ser calibrados de acuerdo a una

multitud de escalas que dan lugar a unidades de medicioacuten de la temperatura En el Sistema

Internacional de Unidades la unidad de temperatura es el kelvin (K) y la escala

correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta que asocia el valor laquocero kelvinraquo (0

K) al laquocero absolutoraquo y se graduacutea con un tamantildeo de grado igual al del grado Celsius Sin

embargo fuera del aacutembito cientiacutefico el uso de otras escalas de temperatura es comuacuten La

escala maacutes extendida es la escala Celsius llamada laquocentiacutegradaraquo y en mucha menor

medida y praacutecticamente solo en los Estados Unidos la escala Fahrenheit Unidades de

medidas en el caso de la escala Centiacutegrado la unidad de medida corresponde a 1100 entre

el punto triple del agua y la temperatura de ebullicioacuten del agua a 1 atmoacutesfera de presioacuten

Para la escala Fahrenheit su unidad de medida se define como 59 de 1ordmC Antiguamente el

100ordmF correspondiacutea a la temperatura media del cuerpo humano (reflejo de la formacioacuten

meacutedica de su creador) Asiacute alguien tiene fiebre cuando estaacute sobre 100ordmF

En lo recieacuten visto se constata que la escala Fahrenheit tiene puntos de referencia poco

precisos a diferencia de la escala Centiacutegrada Esto hace que actualmente la

escala Fahrenheit tenga su referencia real en la Centiacutegrada

Para pasar de grados Centiacutegrado a grados Fahrenheit usar la siguiente conversioacuten

ordmF = 95ordmC + 32ordmC

Para pasar de grados Fahrenheit a grados Centiacutegrado usar la siguiente conversioacuten

ordmC = (ordmF - 32ordm) x 59

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UNIDAD Ndeg II ESTRUCTURA ATOacuteMICA

Estructura atoacutemica generalidades Partiacuteculas atoacutemicas y subatoacutemicas Modelos Atoacutemicos

Nuacutemero maacutesico y nuacutemero atoacutemico Isoacutetopos e isoacutebaros

Modelos atoacutemicos modernos Nuacutemeros cuaacutenticos Orbitales Regla de construccioacuten atoacutemica

llenado de orbitales Principio de exclusioacuten de Pauling Regla de Hund Tabla perioacutedica

moderna Periacuteodos grupos y subgrupos caracteriacutesticas Tipo de enlace enlace ioacutenico y

covalente

ATOMO Y MOLEacuteCULA

EVOLUCIOacuteN DEL MODELO ATOacuteMICO

1) El primer modelo atoacutemico en 1898 Thompson lo propuso describiendo al aacutetomo como

una esfera con caga positiva en la que estaban incrustadas unas pocas partiacuteculas con carga

negativas llamadas electrones

2) Aacutetomo de Rutherford en 1911 descubrioacute que

a) el aacutetomo estaacute formado por un nuacutecleo central cargado positivamente rodeado de

electrones que giran (siacutemil sistema planetario) alrededor

b) El nuacutecleo concentra casi toda la masa del aacutetomo

c) La masa de las cargas positivas (protones) es aproximadamente igual a la mitad de la

masa del aacutetomo

3) Niveles Espectroscoacutepicos modelo de Borh

Descubrioacute que los electrones de un aacutetomo soacutelo pueden tener determinados valores de

energiacutea Propuso que la energiacutea de un electroacuten estaba relacionada con la distancia de su

orbital al nuacutecleo Por lo tanto los electrones soacutelo giraban en torno al nuacutecleo a determinadas

distancias en oacuterbitas cuantizadas que correspondiacutean a energiacuteas permitidas

Conclusiones

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a) Los electrones pueden girar en oacuterbitas determinadas sin perder energiacutea

b) Estos niveles permitidos o definidos de energiacutea Los electrones no absorben ni emiten

energiacutea Por ello se los denomina niveles estacionarios

c) Cuando el electroacuten gira en la oacuterbita maacutes cercana al nuacutecleo el aacutetomo se encuentra en su

estado maacutes estable ldquoNormalrdquo de energiacutea miacutenima Si el aacutetomo recibe un impulso energeacutetico

externo (luz calor electricidad) el electroacuten puede saltar a otra oacuterbita maacutes alejada es decir

de mayor energiacutea el aacutetomo que contiene el electroacuten en uno de estos estados recibe el

nombre de ldquoAacutetomo Excitadordquo es decir que el aacutetomo absorbe energiacutea cuando el electroacuten

ldquoSaltardquo hacia un nivel maacutes alejado del nuacutecleo y absorbe cuando lo hace hacia eacutel

d) La diferencia de energiacutea al pasar el electroacuten de uno a otro nivel es proporcional a la

radiacioacuten emitida o absorbida multiplicada por una constante ldquohrdquo es decir

E2 ndash E1 = hv o bien E2 ndash E1 = constante h

v

Aacutetomo de SHODINGER 1926 seguacuten el modelo propuesto los electrones no giran en torno

al nuacutecleo sino que se comportan maacutes bien como ondas que se desplazan alrededor del

nuacutecleo a determinada distancia y con determinadas energiacuteas Este modelo resulta ser el

maacutes exacto los fiacutesicos emplean ecuaciones que describen la onda electroacutenica para hallar la

regioacuten del espacio en la que resulta maacutes probable que se encuentre el electroacuten

CONCEPTO DE ORBITAL ATOacuteMICO Seguacuten el principio de indeterminacioacuten debido a la

enorme velocidad del electroacuten soacutelo es posible calcular ldquola probabilidad de hallarlo en una

zona alrededor del nuacutecleo del aacutetomordquo De acuerdo con este razonamiento el electroacuten se

mueve alrededor del nuacutecleo de manera tal que produce una ldquoNube electroacutenicardquo de carga

negativa cuya densidad indica donde es mayor la probabilidad de ubicarlo Aparece asiacute un

nuevo concepto el de orbital atoacutemico que es la regioacuten del espacio alrededor del nuacutecleo

donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten entonces no ocupa una

oacuterbita sino un orbital

El avance en el conocimiento ha dado lugar al modelo atoacutemico actual propuesto por la

Mecaacutenica Cuaacutentica (modelo de Schroumldinger)

El modelo de Bohr es un modelo unidimensional que utiliza un nuacutemero (n) para describir la

distribucioacuten de electrones en el aacutetomo El modelo de Schroumldinger permite que el electroacuten

ocupe un espacio tridimensional Por lo tanto requiere tres nuacutemeros conocidos como

nuacutemeros cuaacutenticos para describir los orbitales en los que se puede encontrar al electroacuten

El nuacutemero cuaacutentico principal ldquonrdquo describe el tamantildeo del orbital por ejemplo los

orbitales para los cuales n = 2 son maacutes grandes que aquellos para los cuales n = 1

Puede tomar cualquier valor entero empezando desde 1

n = 1 2 3 4 etc

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El nuacutemero cuaacutentico del momento angular orbital ldquolrdquo describe la forma del orbital

atoacutemico Puede tomar todos los valores naturales desde 0 hasta n-1 (siendo n el valor del

nuacutemero cuaacutentico principal) Por ejemplo si n = 5 los valores del son

I = 0 1 2 3 4

Se designa a los orbitales atoacutemicos en funcioacuten del valor del nuacutemero cuaacutentico secundario l

como

l = 0 orbital s (sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

El nuacutemero cuaacutentico magneacutetico ldquomrdquo determina la orientacioacuten espacial del orbital Se

denomina magneacutetico porque esta orientacioacuten espacial se acostumbra a definir en relacioacuten a

un campo magneacutetico externo Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l Por ejemplo si

l = 2 los valores posibles para m son

m = -2 -1 0 1 2

El nuacutemero cuaacutentico de espiacuten ldquosrdquo soacutelo puede tomar dos valores +12 y -12 Indican el

sentido de la rotacioacuten del electroacuten sobre su eje como las ajugas del reloj o en sentido

contrario

Capas y Subcapas principales

Todos los orbitales con el mismo valor del nuacutemero cuaacutentico principal n se encuentran en la

misma capa electroacutenica principal o nivel principal y todos los orbitales con los mismos

valores de n y ml estaacuten en la misma subcapa o subnivel

El nuacutemero de subcapas en una capa principal es igual al nuacutemero cuaacutentico principal esto es

hay una subcapa en la capa principal con n = 1 dos subcapas en la capa 37 principal con n

= 2 y asiacute sucesivamente El nombre dado a una subcapa independientemente de la capa

principal en la que se encuentre estaacute determinado por el nuacutemero cuaacutentico l de manera que

como se ha indicado anteriormente ml=0 (subcapa s) ml=1 (subcapa p) ml=2 (subcapa d)

y m = 3 (subcapa f)

El nuacutemero de orbitales en una subcapa es igual al nuacutemero de valores permitidos de m para

un valor particular de m por lo que el nuacutemero de orbitales en una subcapa es 2m + 1 Los

nombres de los orbitales son los mismos que los de las subcapas en las que aparecen

Orbitales s Orbitales p Orbitales d Orbitales f

l = 0 l = 1 l = 2 l = 3

m = 0 m = -1 0 1 m = -2 -1 0 1 2 m = -3 -2 -1 0 1 2 3

Un orbital s en una subcapa s

Tres orbitales p en una subcapa p

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Cinco orbitales d en una subcapa d

Siete orbitales f en una subcapa f

Forma y tamantildeos de los orbitales

Los orbitales s (m = 0) tienen forma esfeacuterica El tamantildeo de este orbital depende del valor del

nuacutemero cuaacutentico principal un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital

2s

Los orbitales p (m = 1) estaacuten formados por dos loacutebulos ideacutenticos que se proyectan a lo largo

de un eje La zona de unioacuten de ambos loacutebulos coincide con el nuacutecleo atoacutemico Hay tres

orbitales p (m =-1 m = 0 y m = +1) de ideacutentica forma que difieren soacutelo en su orientacioacuten a lo

largo de los ejes x y o z

Los orbitales d (m = 2) tambieacuten estaacuten formados por loacutebulos Hay cinco tipos de orbitales d

(que corresponden a m = -2 -1 0 1 2)

Los orbitales f (m = 3) tambieacuten tienen un aspecto multilobular Existen siete tipos de orbitales

f (que corresponden a m = -3 -2 -1 0 +1 +2 +3)

A continuacioacuten utilizaremos los nuacutemeros cuaacutenticos para describir la estructura electroacutenica

del aacutetomo de hidroacutegeno

El uacutenico electroacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno se encuentra en el nivel de energiacutea maacutes bajo es

decir n = 1 y dado que la primera capa principal contiene soacutelo un orbital s el nuacutemero

cuaacutentico orbital es m = 0 El uacutenico valor posible para el nuacutemero cuaacutentico magneacutetico es m = 0

Cualquiera de los dos estados de spin son posibles para el electroacuten

ORBITALES S

ORBITALES P

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AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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19

Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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20

de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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36

Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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38

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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39

Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Page 13: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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13

UNIDAD Ndeg II ESTRUCTURA ATOacuteMICA

Estructura atoacutemica generalidades Partiacuteculas atoacutemicas y subatoacutemicas Modelos Atoacutemicos

Nuacutemero maacutesico y nuacutemero atoacutemico Isoacutetopos e isoacutebaros

Modelos atoacutemicos modernos Nuacutemeros cuaacutenticos Orbitales Regla de construccioacuten atoacutemica

llenado de orbitales Principio de exclusioacuten de Pauling Regla de Hund Tabla perioacutedica

moderna Periacuteodos grupos y subgrupos caracteriacutesticas Tipo de enlace enlace ioacutenico y

covalente

ATOMO Y MOLEacuteCULA

EVOLUCIOacuteN DEL MODELO ATOacuteMICO

1) El primer modelo atoacutemico en 1898 Thompson lo propuso describiendo al aacutetomo como

una esfera con caga positiva en la que estaban incrustadas unas pocas partiacuteculas con carga

negativas llamadas electrones

2) Aacutetomo de Rutherford en 1911 descubrioacute que

a) el aacutetomo estaacute formado por un nuacutecleo central cargado positivamente rodeado de

electrones que giran (siacutemil sistema planetario) alrededor

b) El nuacutecleo concentra casi toda la masa del aacutetomo

c) La masa de las cargas positivas (protones) es aproximadamente igual a la mitad de la

masa del aacutetomo

3) Niveles Espectroscoacutepicos modelo de Borh

Descubrioacute que los electrones de un aacutetomo soacutelo pueden tener determinados valores de

energiacutea Propuso que la energiacutea de un electroacuten estaba relacionada con la distancia de su

orbital al nuacutecleo Por lo tanto los electrones soacutelo giraban en torno al nuacutecleo a determinadas

distancias en oacuterbitas cuantizadas que correspondiacutean a energiacuteas permitidas

Conclusiones

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14

a) Los electrones pueden girar en oacuterbitas determinadas sin perder energiacutea

b) Estos niveles permitidos o definidos de energiacutea Los electrones no absorben ni emiten

energiacutea Por ello se los denomina niveles estacionarios

c) Cuando el electroacuten gira en la oacuterbita maacutes cercana al nuacutecleo el aacutetomo se encuentra en su

estado maacutes estable ldquoNormalrdquo de energiacutea miacutenima Si el aacutetomo recibe un impulso energeacutetico

externo (luz calor electricidad) el electroacuten puede saltar a otra oacuterbita maacutes alejada es decir

de mayor energiacutea el aacutetomo que contiene el electroacuten en uno de estos estados recibe el

nombre de ldquoAacutetomo Excitadordquo es decir que el aacutetomo absorbe energiacutea cuando el electroacuten

ldquoSaltardquo hacia un nivel maacutes alejado del nuacutecleo y absorbe cuando lo hace hacia eacutel

d) La diferencia de energiacutea al pasar el electroacuten de uno a otro nivel es proporcional a la

radiacioacuten emitida o absorbida multiplicada por una constante ldquohrdquo es decir

E2 ndash E1 = hv o bien E2 ndash E1 = constante h

v

Aacutetomo de SHODINGER 1926 seguacuten el modelo propuesto los electrones no giran en torno

al nuacutecleo sino que se comportan maacutes bien como ondas que se desplazan alrededor del

nuacutecleo a determinada distancia y con determinadas energiacuteas Este modelo resulta ser el

maacutes exacto los fiacutesicos emplean ecuaciones que describen la onda electroacutenica para hallar la

regioacuten del espacio en la que resulta maacutes probable que se encuentre el electroacuten

CONCEPTO DE ORBITAL ATOacuteMICO Seguacuten el principio de indeterminacioacuten debido a la

enorme velocidad del electroacuten soacutelo es posible calcular ldquola probabilidad de hallarlo en una

zona alrededor del nuacutecleo del aacutetomordquo De acuerdo con este razonamiento el electroacuten se

mueve alrededor del nuacutecleo de manera tal que produce una ldquoNube electroacutenicardquo de carga

negativa cuya densidad indica donde es mayor la probabilidad de ubicarlo Aparece asiacute un

nuevo concepto el de orbital atoacutemico que es la regioacuten del espacio alrededor del nuacutecleo

donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten entonces no ocupa una

oacuterbita sino un orbital

El avance en el conocimiento ha dado lugar al modelo atoacutemico actual propuesto por la

Mecaacutenica Cuaacutentica (modelo de Schroumldinger)

El modelo de Bohr es un modelo unidimensional que utiliza un nuacutemero (n) para describir la

distribucioacuten de electrones en el aacutetomo El modelo de Schroumldinger permite que el electroacuten

ocupe un espacio tridimensional Por lo tanto requiere tres nuacutemeros conocidos como

nuacutemeros cuaacutenticos para describir los orbitales en los que se puede encontrar al electroacuten

El nuacutemero cuaacutentico principal ldquonrdquo describe el tamantildeo del orbital por ejemplo los

orbitales para los cuales n = 2 son maacutes grandes que aquellos para los cuales n = 1

Puede tomar cualquier valor entero empezando desde 1

n = 1 2 3 4 etc

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15

El nuacutemero cuaacutentico del momento angular orbital ldquolrdquo describe la forma del orbital

atoacutemico Puede tomar todos los valores naturales desde 0 hasta n-1 (siendo n el valor del

nuacutemero cuaacutentico principal) Por ejemplo si n = 5 los valores del son

I = 0 1 2 3 4

Se designa a los orbitales atoacutemicos en funcioacuten del valor del nuacutemero cuaacutentico secundario l

como

l = 0 orbital s (sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

El nuacutemero cuaacutentico magneacutetico ldquomrdquo determina la orientacioacuten espacial del orbital Se

denomina magneacutetico porque esta orientacioacuten espacial se acostumbra a definir en relacioacuten a

un campo magneacutetico externo Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l Por ejemplo si

l = 2 los valores posibles para m son

m = -2 -1 0 1 2

El nuacutemero cuaacutentico de espiacuten ldquosrdquo soacutelo puede tomar dos valores +12 y -12 Indican el

sentido de la rotacioacuten del electroacuten sobre su eje como las ajugas del reloj o en sentido

contrario

Capas y Subcapas principales

Todos los orbitales con el mismo valor del nuacutemero cuaacutentico principal n se encuentran en la

misma capa electroacutenica principal o nivel principal y todos los orbitales con los mismos

valores de n y ml estaacuten en la misma subcapa o subnivel

El nuacutemero de subcapas en una capa principal es igual al nuacutemero cuaacutentico principal esto es

hay una subcapa en la capa principal con n = 1 dos subcapas en la capa 37 principal con n

= 2 y asiacute sucesivamente El nombre dado a una subcapa independientemente de la capa

principal en la que se encuentre estaacute determinado por el nuacutemero cuaacutentico l de manera que

como se ha indicado anteriormente ml=0 (subcapa s) ml=1 (subcapa p) ml=2 (subcapa d)

y m = 3 (subcapa f)

El nuacutemero de orbitales en una subcapa es igual al nuacutemero de valores permitidos de m para

un valor particular de m por lo que el nuacutemero de orbitales en una subcapa es 2m + 1 Los

nombres de los orbitales son los mismos que los de las subcapas en las que aparecen

Orbitales s Orbitales p Orbitales d Orbitales f

l = 0 l = 1 l = 2 l = 3

m = 0 m = -1 0 1 m = -2 -1 0 1 2 m = -3 -2 -1 0 1 2 3

Un orbital s en una subcapa s

Tres orbitales p en una subcapa p

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16

Cinco orbitales d en una subcapa d

Siete orbitales f en una subcapa f

Forma y tamantildeos de los orbitales

Los orbitales s (m = 0) tienen forma esfeacuterica El tamantildeo de este orbital depende del valor del

nuacutemero cuaacutentico principal un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital

2s

Los orbitales p (m = 1) estaacuten formados por dos loacutebulos ideacutenticos que se proyectan a lo largo

de un eje La zona de unioacuten de ambos loacutebulos coincide con el nuacutecleo atoacutemico Hay tres

orbitales p (m =-1 m = 0 y m = +1) de ideacutentica forma que difieren soacutelo en su orientacioacuten a lo

largo de los ejes x y o z

Los orbitales d (m = 2) tambieacuten estaacuten formados por loacutebulos Hay cinco tipos de orbitales d

(que corresponden a m = -2 -1 0 1 2)

Los orbitales f (m = 3) tambieacuten tienen un aspecto multilobular Existen siete tipos de orbitales

f (que corresponden a m = -3 -2 -1 0 +1 +2 +3)

A continuacioacuten utilizaremos los nuacutemeros cuaacutenticos para describir la estructura electroacutenica

del aacutetomo de hidroacutegeno

El uacutenico electroacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno se encuentra en el nivel de energiacutea maacutes bajo es

decir n = 1 y dado que la primera capa principal contiene soacutelo un orbital s el nuacutemero

cuaacutentico orbital es m = 0 El uacutenico valor posible para el nuacutemero cuaacutentico magneacutetico es m = 0

Cualquiera de los dos estados de spin son posibles para el electroacuten

ORBITALES S

ORBITALES P

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17

AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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18

Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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19

Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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20

de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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21

creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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22

Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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23

ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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24

ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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25

Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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26

CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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28

Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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29

NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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31

MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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38

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Page 14: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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14

a) Los electrones pueden girar en oacuterbitas determinadas sin perder energiacutea

b) Estos niveles permitidos o definidos de energiacutea Los electrones no absorben ni emiten

energiacutea Por ello se los denomina niveles estacionarios

c) Cuando el electroacuten gira en la oacuterbita maacutes cercana al nuacutecleo el aacutetomo se encuentra en su

estado maacutes estable ldquoNormalrdquo de energiacutea miacutenima Si el aacutetomo recibe un impulso energeacutetico

externo (luz calor electricidad) el electroacuten puede saltar a otra oacuterbita maacutes alejada es decir

de mayor energiacutea el aacutetomo que contiene el electroacuten en uno de estos estados recibe el

nombre de ldquoAacutetomo Excitadordquo es decir que el aacutetomo absorbe energiacutea cuando el electroacuten

ldquoSaltardquo hacia un nivel maacutes alejado del nuacutecleo y absorbe cuando lo hace hacia eacutel

d) La diferencia de energiacutea al pasar el electroacuten de uno a otro nivel es proporcional a la

radiacioacuten emitida o absorbida multiplicada por una constante ldquohrdquo es decir

E2 ndash E1 = hv o bien E2 ndash E1 = constante h

v

Aacutetomo de SHODINGER 1926 seguacuten el modelo propuesto los electrones no giran en torno

al nuacutecleo sino que se comportan maacutes bien como ondas que se desplazan alrededor del

nuacutecleo a determinada distancia y con determinadas energiacuteas Este modelo resulta ser el

maacutes exacto los fiacutesicos emplean ecuaciones que describen la onda electroacutenica para hallar la

regioacuten del espacio en la que resulta maacutes probable que se encuentre el electroacuten

CONCEPTO DE ORBITAL ATOacuteMICO Seguacuten el principio de indeterminacioacuten debido a la

enorme velocidad del electroacuten soacutelo es posible calcular ldquola probabilidad de hallarlo en una

zona alrededor del nuacutecleo del aacutetomordquo De acuerdo con este razonamiento el electroacuten se

mueve alrededor del nuacutecleo de manera tal que produce una ldquoNube electroacutenicardquo de carga

negativa cuya densidad indica donde es mayor la probabilidad de ubicarlo Aparece asiacute un

nuevo concepto el de orbital atoacutemico que es la regioacuten del espacio alrededor del nuacutecleo

donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten entonces no ocupa una

oacuterbita sino un orbital

El avance en el conocimiento ha dado lugar al modelo atoacutemico actual propuesto por la

Mecaacutenica Cuaacutentica (modelo de Schroumldinger)

El modelo de Bohr es un modelo unidimensional que utiliza un nuacutemero (n) para describir la

distribucioacuten de electrones en el aacutetomo El modelo de Schroumldinger permite que el electroacuten

ocupe un espacio tridimensional Por lo tanto requiere tres nuacutemeros conocidos como

nuacutemeros cuaacutenticos para describir los orbitales en los que se puede encontrar al electroacuten

El nuacutemero cuaacutentico principal ldquonrdquo describe el tamantildeo del orbital por ejemplo los

orbitales para los cuales n = 2 son maacutes grandes que aquellos para los cuales n = 1

Puede tomar cualquier valor entero empezando desde 1

n = 1 2 3 4 etc

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15

El nuacutemero cuaacutentico del momento angular orbital ldquolrdquo describe la forma del orbital

atoacutemico Puede tomar todos los valores naturales desde 0 hasta n-1 (siendo n el valor del

nuacutemero cuaacutentico principal) Por ejemplo si n = 5 los valores del son

I = 0 1 2 3 4

Se designa a los orbitales atoacutemicos en funcioacuten del valor del nuacutemero cuaacutentico secundario l

como

l = 0 orbital s (sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

El nuacutemero cuaacutentico magneacutetico ldquomrdquo determina la orientacioacuten espacial del orbital Se

denomina magneacutetico porque esta orientacioacuten espacial se acostumbra a definir en relacioacuten a

un campo magneacutetico externo Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l Por ejemplo si

l = 2 los valores posibles para m son

m = -2 -1 0 1 2

El nuacutemero cuaacutentico de espiacuten ldquosrdquo soacutelo puede tomar dos valores +12 y -12 Indican el

sentido de la rotacioacuten del electroacuten sobre su eje como las ajugas del reloj o en sentido

contrario

Capas y Subcapas principales

Todos los orbitales con el mismo valor del nuacutemero cuaacutentico principal n se encuentran en la

misma capa electroacutenica principal o nivel principal y todos los orbitales con los mismos

valores de n y ml estaacuten en la misma subcapa o subnivel

El nuacutemero de subcapas en una capa principal es igual al nuacutemero cuaacutentico principal esto es

hay una subcapa en la capa principal con n = 1 dos subcapas en la capa 37 principal con n

= 2 y asiacute sucesivamente El nombre dado a una subcapa independientemente de la capa

principal en la que se encuentre estaacute determinado por el nuacutemero cuaacutentico l de manera que

como se ha indicado anteriormente ml=0 (subcapa s) ml=1 (subcapa p) ml=2 (subcapa d)

y m = 3 (subcapa f)

El nuacutemero de orbitales en una subcapa es igual al nuacutemero de valores permitidos de m para

un valor particular de m por lo que el nuacutemero de orbitales en una subcapa es 2m + 1 Los

nombres de los orbitales son los mismos que los de las subcapas en las que aparecen

Orbitales s Orbitales p Orbitales d Orbitales f

l = 0 l = 1 l = 2 l = 3

m = 0 m = -1 0 1 m = -2 -1 0 1 2 m = -3 -2 -1 0 1 2 3

Un orbital s en una subcapa s

Tres orbitales p en una subcapa p

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Cinco orbitales d en una subcapa d

Siete orbitales f en una subcapa f

Forma y tamantildeos de los orbitales

Los orbitales s (m = 0) tienen forma esfeacuterica El tamantildeo de este orbital depende del valor del

nuacutemero cuaacutentico principal un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital

2s

Los orbitales p (m = 1) estaacuten formados por dos loacutebulos ideacutenticos que se proyectan a lo largo

de un eje La zona de unioacuten de ambos loacutebulos coincide con el nuacutecleo atoacutemico Hay tres

orbitales p (m =-1 m = 0 y m = +1) de ideacutentica forma que difieren soacutelo en su orientacioacuten a lo

largo de los ejes x y o z

Los orbitales d (m = 2) tambieacuten estaacuten formados por loacutebulos Hay cinco tipos de orbitales d

(que corresponden a m = -2 -1 0 1 2)

Los orbitales f (m = 3) tambieacuten tienen un aspecto multilobular Existen siete tipos de orbitales

f (que corresponden a m = -3 -2 -1 0 +1 +2 +3)

A continuacioacuten utilizaremos los nuacutemeros cuaacutenticos para describir la estructura electroacutenica

del aacutetomo de hidroacutegeno

El uacutenico electroacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno se encuentra en el nivel de energiacutea maacutes bajo es

decir n = 1 y dado que la primera capa principal contiene soacutelo un orbital s el nuacutemero

cuaacutentico orbital es m = 0 El uacutenico valor posible para el nuacutemero cuaacutentico magneacutetico es m = 0

Cualquiera de los dos estados de spin son posibles para el electroacuten

ORBITALES S

ORBITALES P

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AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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20

de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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23

ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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39

Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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POZAS REQUEJO F DIAZ LLORENTE V M ldquoExperimentacioacuten en Quiacutemica

Generalrdquo Thomson Editores Madrid 2006 ISBN 84 ndash 9732 ndash 425 ndash 0

MASTERTON W L SLOWINSKI E J y STANTSKI C L ldquoQuiacutemica General

Superiorrdquo Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1993

WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998 (5ordm

Edicioacuten)

Page 15: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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El nuacutemero cuaacutentico del momento angular orbital ldquolrdquo describe la forma del orbital

atoacutemico Puede tomar todos los valores naturales desde 0 hasta n-1 (siendo n el valor del

nuacutemero cuaacutentico principal) Por ejemplo si n = 5 los valores del son

I = 0 1 2 3 4

Se designa a los orbitales atoacutemicos en funcioacuten del valor del nuacutemero cuaacutentico secundario l

como

l = 0 orbital s (sharp)

l = 1 orbital p (principal)

l = 2 orbital d (diffuse)

l = 3 orbital f (fundamental)

El nuacutemero cuaacutentico magneacutetico ldquomrdquo determina la orientacioacuten espacial del orbital Se

denomina magneacutetico porque esta orientacioacuten espacial se acostumbra a definir en relacioacuten a

un campo magneacutetico externo Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l Por ejemplo si

l = 2 los valores posibles para m son

m = -2 -1 0 1 2

El nuacutemero cuaacutentico de espiacuten ldquosrdquo soacutelo puede tomar dos valores +12 y -12 Indican el

sentido de la rotacioacuten del electroacuten sobre su eje como las ajugas del reloj o en sentido

contrario

Capas y Subcapas principales

Todos los orbitales con el mismo valor del nuacutemero cuaacutentico principal n se encuentran en la

misma capa electroacutenica principal o nivel principal y todos los orbitales con los mismos

valores de n y ml estaacuten en la misma subcapa o subnivel

El nuacutemero de subcapas en una capa principal es igual al nuacutemero cuaacutentico principal esto es

hay una subcapa en la capa principal con n = 1 dos subcapas en la capa 37 principal con n

= 2 y asiacute sucesivamente El nombre dado a una subcapa independientemente de la capa

principal en la que se encuentre estaacute determinado por el nuacutemero cuaacutentico l de manera que

como se ha indicado anteriormente ml=0 (subcapa s) ml=1 (subcapa p) ml=2 (subcapa d)

y m = 3 (subcapa f)

El nuacutemero de orbitales en una subcapa es igual al nuacutemero de valores permitidos de m para

un valor particular de m por lo que el nuacutemero de orbitales en una subcapa es 2m + 1 Los

nombres de los orbitales son los mismos que los de las subcapas en las que aparecen

Orbitales s Orbitales p Orbitales d Orbitales f

l = 0 l = 1 l = 2 l = 3

m = 0 m = -1 0 1 m = -2 -1 0 1 2 m = -3 -2 -1 0 1 2 3

Un orbital s en una subcapa s

Tres orbitales p en una subcapa p

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Cinco orbitales d en una subcapa d

Siete orbitales f en una subcapa f

Forma y tamantildeos de los orbitales

Los orbitales s (m = 0) tienen forma esfeacuterica El tamantildeo de este orbital depende del valor del

nuacutemero cuaacutentico principal un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital

2s

Los orbitales p (m = 1) estaacuten formados por dos loacutebulos ideacutenticos que se proyectan a lo largo

de un eje La zona de unioacuten de ambos loacutebulos coincide con el nuacutecleo atoacutemico Hay tres

orbitales p (m =-1 m = 0 y m = +1) de ideacutentica forma que difieren soacutelo en su orientacioacuten a lo

largo de los ejes x y o z

Los orbitales d (m = 2) tambieacuten estaacuten formados por loacutebulos Hay cinco tipos de orbitales d

(que corresponden a m = -2 -1 0 1 2)

Los orbitales f (m = 3) tambieacuten tienen un aspecto multilobular Existen siete tipos de orbitales

f (que corresponden a m = -3 -2 -1 0 +1 +2 +3)

A continuacioacuten utilizaremos los nuacutemeros cuaacutenticos para describir la estructura electroacutenica

del aacutetomo de hidroacutegeno

El uacutenico electroacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno se encuentra en el nivel de energiacutea maacutes bajo es

decir n = 1 y dado que la primera capa principal contiene soacutelo un orbital s el nuacutemero

cuaacutentico orbital es m = 0 El uacutenico valor posible para el nuacutemero cuaacutentico magneacutetico es m = 0

Cualquiera de los dos estados de spin son posibles para el electroacuten

ORBITALES S

ORBITALES P

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AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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39

Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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ldquoMANUAL DE LA UNESCO PARA LA ENSENtildeANZA DE LAS CIENCIASrdquo Editorial

Sudamericana Buenos Aires 1997 (6ordm Edicioacuten) ISNB 950 ndash 07 ndash 1246 ndash 6

MARTINEZ URREAGA J NARROS A DE LA FUENTE GARCIA ndash SOTO M

POZAS REQUEJO F DIAZ LLORENTE V M ldquoExperimentacioacuten en Quiacutemica

Generalrdquo Thomson Editores Madrid 2006 ISBN 84 ndash 9732 ndash 425 ndash 0

MASTERTON W L SLOWINSKI E J y STANTSKI C L ldquoQuiacutemica General

Superiorrdquo Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1993

WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998 (5ordm

Edicioacuten)

Page 16: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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Cinco orbitales d en una subcapa d

Siete orbitales f en una subcapa f

Forma y tamantildeos de los orbitales

Los orbitales s (m = 0) tienen forma esfeacuterica El tamantildeo de este orbital depende del valor del

nuacutemero cuaacutentico principal un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital

2s

Los orbitales p (m = 1) estaacuten formados por dos loacutebulos ideacutenticos que se proyectan a lo largo

de un eje La zona de unioacuten de ambos loacutebulos coincide con el nuacutecleo atoacutemico Hay tres

orbitales p (m =-1 m = 0 y m = +1) de ideacutentica forma que difieren soacutelo en su orientacioacuten a lo

largo de los ejes x y o z

Los orbitales d (m = 2) tambieacuten estaacuten formados por loacutebulos Hay cinco tipos de orbitales d

(que corresponden a m = -2 -1 0 1 2)

Los orbitales f (m = 3) tambieacuten tienen un aspecto multilobular Existen siete tipos de orbitales

f (que corresponden a m = -3 -2 -1 0 +1 +2 +3)

A continuacioacuten utilizaremos los nuacutemeros cuaacutenticos para describir la estructura electroacutenica

del aacutetomo de hidroacutegeno

El uacutenico electroacuten de un aacutetomo de hidroacutegeno se encuentra en el nivel de energiacutea maacutes bajo es

decir n = 1 y dado que la primera capa principal contiene soacutelo un orbital s el nuacutemero

cuaacutentico orbital es m = 0 El uacutenico valor posible para el nuacutemero cuaacutentico magneacutetico es m = 0

Cualquiera de los dos estados de spin son posibles para el electroacuten

ORBITALES S

ORBITALES P

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AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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36

Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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38

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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39

Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Page 17: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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17

AacuteTOMOS MULTIELECTROacuteNICOS

En los aacutetomos multielectroacutenicos los electrones se repelen tratando de permanecer alejados

de los demaacutes

Configuraciones electroacutenicas

La configuracioacuten electroacutenica de un aacutetomo consiste en indicar coacutemo se distribuyen sus

electrones entre los diferentes orbitales en las capas principales y las subcapas Esta

distribucioacuten se realiza apoyaacutendonos en tres reglas energiacutea de los orbitales principio de

exclusioacuten de Pauli y regla de Hund

Energiacutea de los orbitales los electrones ocupan los orbitales de forma que se minimice la

energiacutea del aacutetomo El orden exacto de llenado de los orbitales se establecioacute

experimentalmente principalmente mediante estudios espectroscoacutepicos y magneacuteticos y es

el orden que debemos seguir al asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos El

orden de llenado de orbitales es

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 4p6 5s2 4d 5p6 6s2 4f1 5d 6p6 7s2 5f 6d 7p6

Para recordar este orden maacutes faacutecilmente se puede utilizar el diagrama siguiente

ORBITALES D

ORBITALES F

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18

Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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19

Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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20

de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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21

creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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22

Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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23

ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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25

Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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26

CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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31

MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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36

Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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Page 18: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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18

Empezando por la liacutenea superior sigue las flechas y el orden obtenido es el mismo que en la

serie anterior Debido al liacutemite de dos electrones por orbital la capacidad de una subcapa de

electrones puede obtenerse tomando el doble del nuacutemero de orbitales en la subcapa Asiacute la

subcapa s consiste en un orbital con una capacidad de dos electrones la subcapa p

consiste en tres orbitales con una capacidad total de seis electrones la subcapa d consiste

en cinco orbitales con una capacidad total de diez electrones la subcapa f consiste en siete

orbitales con una capacidad total de catorce electrones

En un determinado aacutetomo los electrones van ocupando y llenando los orbitales de menor

energiacutea cuando se da esta circunstancia el aacutetomo se encuentra en su estado fundamental

Si el aacutetomo recibe energiacutea alguno de sus electrones maacutes externos puede saltar a orbitales

de mayor energiacutea pasando el aacutetomo a un estado excitado

Principio de exclusioacuten de Pauli en un aacutetomo no puede haber dos electrones con los

cuatro nuacutemeros cuaacutenticos iguales Los tres primeros nuacutemero cuaacutenticos n l y m determinan

un orbital especiacutefico Dos electrones en un aacutetomo pueden tener estos tres nuacutemeros

cuaacutenticos iguales pero si es asiacute deben tener valores diferentes del nuacutemero cuaacutentico de

spiacuten Es decir un orbital solamente puede estar ocupado por dos electrones y eacutestos deben

tener spines opuestos

Regla de Hund al llenar orbitales de igual energiacutea (los tres orbitales p los cinco orbitales

d o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen siempre que sea posible con sus

espines paralelos es decir desapareados

Ejemplo

La estructura electroacutenica del 7N es

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz1

Para asignar las configuraciones electroacutenicas a los elementos por orden de su nuacutemero

atoacutemico creciente veamos el siguiente ejemplo de coacutemo seriacutea la configuracioacuten electroacutenica

para Z = 11 hasta Z = 18 es decir desde el Na hasta el Ar

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19

Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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20

de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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21

creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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36

Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Page 19: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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19

Cada uno de estos elementos tiene las subcapas 1s 2s y 2p llenas Como la configuracioacuten

1s2 2s2 2p6 corresponde a la del neoacuten se denomina configuracioacuten interna del neoacuten y se

representa con el siacutembolo quiacutemico del neoacuten entre corchetes es decir [Ne] Los electrones

que se situacutean en la capa electroacutenica del nuacutemero cuaacutentico principal maacutes alto (externos) se

denominan electrones de valencia Ej configuracioacuten electroacutenica para Mg Al Si P S Cl y

Ar

Mg [Ne] 3s2

Al [Ne] 3s2 3p1

Si [Ne] 3s2 3p2

P [Ne] 3s2 3p3

S [Ne] 3s2 3p4

Cl [Ne] 3s2 3p5

Ar [Ne] 3s2 3p643

MOLECULA es la menor porcioacuten de sustancia que puede existir en estado libre

conservando las propiedades de esa sustancia y es un conjunto neutro de aacutetomos que se

comporta como una unidad

TABLA PERIODICA

La tabla perioacutedica proporciona la informacioacuten acerca de los elementos quiacutemicos referente a

su estructura interna y propiedades fiacutesicas o quiacutemicas La tabla perioacutedica moderna explica

en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos quiacutemicos tomando como

base su estructura atoacutemica

Seguacuten sus propiedades quiacutemicas los elementos se clasifican en metales y no metales Hay

maacutes elementos metaacutelicos que no metaacutelicos Los mismos elementos que hay en la tierra

existen en otros planetas del espacio sideral El estudiante debe conocer ambas clases sus

propiedades fiacutesicas y quiacutemicas importantes no memorizar sino familiarizarse asiacute por

ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metaacutelicos y no metaacutelicos

no en forma individual o aislada sino por grupos o familias (I II III etc) y de ese modo

aprender de manera faacutecil y aacutegil formulas y nombres de los compuestos quiacutemicos que es

parte vital del lenguaje quiacutemico

Antecedentes e Historia a la tabla perioacutedica actual

Durante los primeros 25 antildeos del siglo XIX se descubrieron 20 nuevos elementos A medida

que el nuacutemero de elementos conocidos aumentaba resultaron evidentes las semejanzas

fiacutesicas y quiacutemicas entre algunos de ellos Entonces los quiacutemicos entendieron que el estudio

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de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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26

CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Page 20: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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de las propiedades de los elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus

propiedades semejantes en base a una ley natural

En 1913 Henry Moseley descubrioacute el principio o ley natural que guiacutea la clasificacioacuten

moderna las propiedades de los elementos son funciones perioacutedicas de sus nuacutemeros

atoacutemicos

El descubrimiento de esta ley perioacutedica necesitoacute dos acontecimientos previos

El establecimiento de una serie de pesos atoacutemicos

La concepcioacuten del aacutetomo nuclear con un numero definido de protones e igual nuacutemero de

electrones que giran a su alrededor

Las Triadas de Johan Dobereiner (1817) agrupan los elementos hasta entonces conocidos

en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los elementos que pertenecen a una triada

poseen propiedades quiacutemicas semejantes Ademaacutes el elemento central posee un peso

atoacutemico (PA) aproximadamente igual a la semisuma de los PA de los elementos

extremos

Hacia 1850 los quiacutemicos habiacutean llegado a identificar unas veinte triadas Se descartoacute de

esta forma agruparlos porque se descubrieron nuevos elementos que no cumpliacutean con esta

regla

Ordenamiento Helicoidal o Tornillo Teluacuterico de Chancourtois (1862) geoacutelogo franceacutes

propone una clasificacioacuten perioacutedica de los elementos en forma de heacutelice que llamoacute Caracol

Teluacuterico En un cilindro trazoacute una heacutelice con un aacutengulo de 45deg sobre la base y en ella se fue

colocando los elementos en funcioacuten creciente de sus pesos atoacutemicos de tal manera que la

liacutenea vertical (generatriz) del cilindro intercepta a los elementos con propiedades

semejantes

Ley de Las Octavas de John Newlands (1864) Este quiacutemico ingleacutes ordenoacute los elementos

quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos cada uno en funcioacuten

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creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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39

Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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POZAS REQUEJO F DIAZ LLORENTE V M ldquoExperimentacioacuten en Quiacutemica

Generalrdquo Thomson Editores Madrid 2006 ISBN 84 ndash 9732 ndash 425 ndash 0

MASTERTON W L SLOWINSKI E J y STANTSKI C L ldquoQuiacutemica General

Superiorrdquo Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1993

WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998 (5ordm

Edicioacuten)

Page 21: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el octavo elemento teniacutea propiedades

semejantes al primer elemento del grupo anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de

las Octavas

Tabla Perioacutedica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) Se denomina tabla

perioacutedica porque el ordenamiento estaacute basado en la variacioacuten perioacutedica de las propiedades

de los elementos

Descripcioacuten de la Tabla de Mendeleiev

Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en funcioacuten creciente a

su peso atoacutemico en series (filas) y grupos (columnas)

Asigna a los elementos de un mismo grupo una valencia asiacute los elementos del grupo III

tendraacuten valencia igual a tres por lo tanto el nuacutemero de grupo era igual a la valencia

Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes asiacute por ejemplo

forman oacutexidos e hidruros de foacutermulas similares porque teniacutean igual valencia

La tabla posee ocho grupos

ldquoLas propiedades de los elementos quiacutemicos es una funcioacuten perioacutedica de su nuacutemero atoacutemico

(Z) es decir variacutean en forma sistemaacutetica o perioacutedica con la carga nuclearrdquo

DESCRIPCION GENERAL

1 Los 109 elementos reconocidos por la Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada

(IUPAC) estaacuten ordenados seguacuten el nuacutemero atoacutemico creciente en 7 periodos y 16 grupos (8

grupos A y 8 grupos B) Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el uacuteltimo reconocido

hasta el momento meitnerio (Z = 109) pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118

2 Periodo es el ordenamiento de los elementos en liacutenea horizontal Estos elementos

difieren en propiedades pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atoacutemica

Tener presente que

Numero de periodos = Numero de niveles del aacutetomo

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Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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Page 22: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un

gas noble

El seacuteptimo periodo estaacute incompleto

El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo maacutes

largo)

3 Grupo o Familia Es el ordenamiento de los elementos en columna Estos elementos

presentan similar disposicioacuten de sus electrones externos de alliacute que forman familias de

elementos con propiedades quiacutemicas similares

Grupos ldquoArdquo

Estaacuten formados por los elementos representativos donde los electrones externos o

electrones de valencia estaacuten en orbitales ldquosrdquo yo ldquoprdquo por lo tanto sus propiedades dependen

de estos orbitales

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia variacutean de

manera muy regular a ello se debe el nombre de elemento representativo

Los electrones de valencia para un elemento representativo es el nuacutemero de electrones a

nivel externo que interviene en los enlaces quiacutemicos

Las propiedades quiacutemicas similares o anaacutelogas de los elementos de un grupo se debe a

que poseen igual nuacutemero de electrones de valencia lo cual indica a su vez el nuacutemero de

grupo

Grupos ldquoBrdquo

Estaacuten formados por elementos de transicioacuten en cuyos aacutetomos el electroacuten de mayor energiacutea

relativa estaacuten en orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales

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ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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31

MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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39

Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

41

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Page 23: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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23

ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo tanto sus propiedades quiacutemicas dependen

de estos orbitales

Se denominan elementos de transicioacuten porque se consideran como traacutensito entre elementos

metaacutelicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los

elementos de menor caraacutecter metaacutelico que poseen maacutes acentuado su tendencia a formar

aacutecidos (IIIA IVA hellip VIIA)

Las propiedades de los elementos de transicioacuten dentro del grupo o familia variacutean en forma

irregular

El grupo VIII B abarca tres columnas (familia del Fe Co y Ni) Los elementos del grupo I B

(Cu Ag Au) asiacute como tambieacuten los elementos del grupo VI B (Cr y Mo) no cumplen la

distribucioacuten electroacutenica como ya se analizaraacute oportunamente

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades Los elementos

de transicioacuten interna (tierras raras) poseen electrones de mayor energiacutea relativa en orbitales

ldquofrdquo y pertenecen al grupo III B a estos se les denomina lantaacutenidos y actiacutenidos cuya

abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma

de trazas combinados con otros elementos razoacuten por lo cual se llama ldquotierras rarasrdquo

Lantaacutenidos (lantanoides) comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71) poseen

propiedades semejantes al lantano

Actiacutenidos (actinoides) comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103)

poseen propiedades semejantes al actinio

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24

ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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25

Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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26

CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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27

UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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28

Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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29

NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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31

MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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Page 24: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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ENLACE QUIacuteMICO

El enlace quiacutemico es la fuerza que mantiene unidos a los aacutetomos (enlace interatoacutemico)

para formar moleacuteculas o formar sistemas cristalinos (ioacutenicos metaacutelicos o covalentes) y

moleacuteculas (enlace intermolecular) para formar los estados condensados de la materia

(soacutelido y liacutequido) dicha fuerza es de naturaleza electromagneacutetica (eleacutectrica y magneacutetica)

predominante fuerza eleacutectrica

PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los aacutetomos y moleacuteculas forman enlaces quiacutemicos con la

finalidad de adquirir un estado de menor energiacutea para asiacute lograr una condicioacuten de mayor

estabilidad En el caso de los aacutetomos la estabilidad se reflejaraacute en un cambio de su

configuracioacuten electroacutenica externa

Veamos la formacioacuten de la moleacutecula de HCl

La misma energiacutea se requiere como miacutenimo para romper o disociar el enlace (energiacutea de

disociacioacuten)

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Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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31

MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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BIBLIOGRAFIacuteA

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ejercitacioacutenrdquo Editorial Eudeba Buenos Aires 2005 ISBN 987 ndash 9419 ndash 39 - 1 (1ordm

edicioacuten)

ATKINS P W ldquoQuiacutemica Generalrdquo Ediciones Omega SA Barcelona 1999

BABOR E IBARZ AZNARES ldquoQuiacutemica General Modernardquo Editorial Mariacuten SA 1977

(8ordf Edicioacuten)

CHANG Raymond ldquoQuiacutemicardquo Edicioacuten Breve Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1999

CHANG Raymond ldquoQuiacutemicardquo Sexta Edicioacuten Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1999

ISBN 970 ndash 10 ndash 1946 ndash 6

GLASSTONE S LEWIS D ldquoElementos de Quiacutemica Fiacutesicardquo Ediciones El Ateneo

Buenos Aires 1984 (5ordm Reimpresioacuten)

LOPEZ CANCIO J A ldquoPROBLEMAS DE QUIMICA ndash Cuestiones y ejerciciosrdquo

Pearson Hall SA Madrid 2001 (Ultima Reimpresioacuten) ISBN 84 ndash 205 ndash 2995 ndash 8

MAHAM ldquoQUIMICA Curso Universitariordquo Editorial Fondo Interamericano SA 1977

(2ordm Edicioacuten en castellano)

ldquoMANUAL DE LA UNESCO PARA LA ENSENtildeANZA DE LAS CIENCIASrdquo Editorial

Sudamericana Buenos Aires 1997 (6ordm Edicioacuten) ISNB 950 ndash 07 ndash 1246 ndash 6

MARTINEZ URREAGA J NARROS A DE LA FUENTE GARCIA ndash SOTO M

POZAS REQUEJO F DIAZ LLORENTE V M ldquoExperimentacioacuten en Quiacutemica

Generalrdquo Thomson Editores Madrid 2006 ISBN 84 ndash 9732 ndash 425 ndash 0

MASTERTON W L SLOWINSKI E J y STANTSKI C L ldquoQuiacutemica General

Superiorrdquo Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1993

WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998 (5ordm

Edicioacuten)

Page 25: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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25

Con una graacutefica veamos la variacioacuten de energiacutea en la formacioacuten del enlace

NOTACION O FORMULA DE LEWIS Es la representacioacuten convencional de los electrones

de valencia (electrones que intervienen en los enlaces quiacutemicos) mediante el uso de puntos

o aspas que se colocan alrededor del siacutembolo del elemento

En general para los elementos representativos (recordar que el nuacutemero de

grupo indica el nuacutemero de electrones de valencia) tenemos

REGLA DEL OCTETO GN Lewis al estudiar la moleacutecula de hidroacutegeno (H2) notoacute que cada

aacutetomo al compartir electrones adquiere dos electrones o sea la estructura electroacutenica del

gas noble Helio (He) y comproboacute tambieacuten que los demaacutes aacutetomos que comparten electrones

al formar enlace quiacutemico llegan a adquirir la estructura electroacutenica de los gases nobles

Existen muchas e importantes excepciones a la regla del octeto por lo tanto no hay que

sobrevalorar la importancia ni aplicabilidad de esta regla Dichas excepciones las trataremos

posteriormente

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26

CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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27

UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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28

Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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29

NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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31

MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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36

Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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Page 26: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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CLASIFICACION DE ENLACES QUIMICOS

1 Enlaces Interatoacutemicos

Enlace ioacutenico o electrovalente

Enlace covalente

Enlace metaacutelico

2 Enlaces Intermoleculares o Fuerzas de Van der Waals

Enlace dipolo ndash dipolo

Enlace puente de hidroacutegeno

Enlace por fuerzas de London

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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Page 27: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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UNIDAD N deg III NOMENCLATURA Y REACCIONES QUIacuteMICAS

Nomenclatura inorgaacutenica siacutembolos valencias y foacutermulas Compuestos binarios y ternarios

Estequiometria Peso atoacutemico relativo UMA Peso molecular Foacutermula miacutenima Foacutermula

molecular Atomicidad Composicioacuten centesimal Masa molar Nuacutemero de Avogadro

Volumen volar Soluciones caracteriacutesticas expresiones

NOMENCLATURA

La nomenclatura quiacutemica (del latiacuten nomenclatura) es un conjunto de reglas o foacutermulas que

se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos quiacutemicos Actualmente

la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica Pura y Aplicada (en ingleacutes International Union of

Pure and Applied Chemistry) es la maacutexima autoridad en materia de nomenclatura quiacutemica

la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes

VALENCIA ES LA CAPACIDAD DE COMBINACION DE LOS ELEMENTOS

COMPUESTOS BINARIOS estaacuten formados por la combinacioacuten de dos elementos pueden

ser

Combinacioacuten de metales con oxiacutegeno oacutexidos baacutesicos

Ej O2 + 2 Na rarr 2 NaO

Se denominan la palabra oxido seguida del nombre del metal si el mismos presenta maacutes

de una valencia se indica con nuacutemeros romanos oxido de sodio en este ejemplo

(IUPAC)

Combinacioacuten con no metales oacutexidos aacutecidos o anhiacutedridos

Ej O2 + S rarr SO2

Las nomenclaturas antiguas utilizan prefijos y sufijos para indicar las valencias con que

actuacutean los elementos

Anteponiendo la palabra anhiacutedridos luego el nombre del no metal con la terminacioacuten oso e

ico que indican menor y mayor valencias respectivas

IUPAC Oacutexido de azufre IV

Combinacioacuten con hidroacutegeno hidruros metaacutelicos y no metaacutelicos

Ej H2 + Na rarr 2 HNa

Su expresioacuten se designa como hidruro seguida del nombre del metal

Hidruros no metaacutelicos poseen nombres propios Metano ndash Silano ndash Amoniaco

Peroacutexidos unioacuten de oxiacutegeno con no metales y metales

H2 + O2 rarr H2O2 peroacutexido de oxigeno o agua oxigenada se da por unioacuten con un no metal

Con metales ej Na2O2

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Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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31

MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

41

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Page 28: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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28

Aacutecidos no oxigenados

Ej HCl cloruro de hidrogeno HF fluoruro de hidrogeno

Su nomenclatura indica la terminacioacuten uro del no metal acompantildeado de la palabra

hidroacutegeno (lo mismo cuando se presentan en estado gaseoso)

COMPUESTOS TERNARIOS RELACIONES DE LOS OXIDOS CON EL AGUA

OXAacuteCIDOS Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido aacutecido con agua Son aacutecidos

oxigenados

Oacutexido Aacutecido + H2O rarr Oxaacutecido

HIDROXIDOS O BASES Son el resultado de la combinacioacuten de un oacutexido baacutesico con el

agua

Oacutexido Baacutesico + Agua rarr Hidroacutexido o Base

Ej Oacutexido de Magnesio + agua rarr Hidroacutexido de magnesio

NOMENCLATURA DE LOS HIDROXIDOS

Los hidroacutexidos se denominan con la palabra Hidroacutexido seguida por el nombre del metal

Oacutexido de Potasio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

Oacutexido de Calcio + H2O rarr Hidroacutexido de Potasio

FORMULA DE LOS HIDROXIDOS

Si a esta moleacutecula le suprimimos ldquoidealmenterdquo un aacutetomo de hidroacutegeno el resto queda con

una valencia libre

El resto se denomina Radical Oxhidrilo Se denomina radical un grupo de aacutetomos en

nuestro caso OH que no estaacute libre y que unidos a otros aacutetomos forma compuestos con

propiedades particulares dadas por el radical

H2O rarr H+ + OH- radical oxhidrilo

Este radical con su valencia libre actuacutea como monovalente OH Radical Oxhidrilo

Para escribir la foacutermula de un hidroacutexido se colocan junto al siacutembolo del metal tantos

radicales como valencias tenga el metal Ej NaOH

O

H

Na

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29

NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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30

c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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31

MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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38

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Page 29: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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NOMENCLATURA GENERAL DE LOS HIDROXIDOS

FORMULA NOMENCLATURA

HABITUAL

NOMENCLATURA MODERNA IUPAC

Seguacuten el Nordm de radicales

oxhidrilo

Numerales de Stock

KOH Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido de potasio Hidroacutexido

Cu(OH)2 hidroacutexido de cobre Dihidroacutexido Hidroacutexido (II)

Fe(OH)3 hidroacutexido de hierro Trihidroacutexido de hierro Hidroacutexido (III)

Caracteriacutesticas de los hidroacutexidos o bases

La solucioacuten acuosa de las bases produce sensacioacuten jabonosa al tacto

Cambian la coloracioacuten de muchos reactivos la solucioacuten alcohoacutelica incolora de

fenolftaleiacutena se vuelve roja

Al disolverse en agua se disocian liberando iones oxhidrilo (OH-)

Fundidos o en solucioacuten acuosa conducen la corriente eleacutectrica

AJUSTE DE ECUACIONES PARA REPRESENTAR LA FORMACIOacuteN DE HODROXIDOS

1ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES MONOVALENTES

a) Se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido recordando que en la

foacutermula del hidroacutexido hay tantos oxhidrilos como valencias tenga el metal

Na2O + H2O rarr NaOH

b) Se igualan los coeficientes En este caso se observa que una moleacutecula de Na2O con

una moleacutecula de agua forman dos moleacuteculas de NaOH

Na2O + H2O rarr 2 NaOH

Se procede de modo semejante para representar la formacioacuten de hidroacutexidos de otros

metales monovalente por ejemplo Li K etceacutetera

2ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES BIVALENTES

a) se escriben las foacutermulas del oacutexido del agua y del hidroacutexido

CaO + H2O rarr Ca(OH)2

b) Se observa que la ecuacioacuten ya estaacute igualada

c) Anaacutelogamente se procede con el Ba Mg

3ordm OBTENCIOacuteN DE HIDROXIDOS DE METALES TRIVALENTES

a) Escribir foacutermulas del oacutexido del agua y del correspondiente hidroacutexido

Al3O3 +H2O rarr Al(OH)3

b) Se observa que en el primer miembro hay dos aacutetomos de aluminio Estos dos

aacutetomos formaraacuten dos moleacuteculas de hidroacutexido de aluminio

Al3O3 +H2O rarr 2 Al(OH)3

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c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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36

Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Page 30: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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c) Para logra la igualacioacuten total se necesitan 3 moleacuteculas de agua

Al3O3 + 3 H2O rarr 2 Al(OH)3

ACIDOS - EXISTEN DOS CLASES

a) los que se obtienen combinando oacutexidos aacutecidos (anhiacutedridos) con agua Se denominan

OXOACIDOS

b) los que se obtienen disolviendo en agua hidruros de los no metales (fluacuteor cloro

bromo yodo y azufre Se denominan HIDRAacuteCIDOS

Los oxoaacutecidos resultan de combinar un anhiacutedrido u oacutexido aacutecido con agua

Oxido aacutecido anhiacutedrido + H2O rarr OXOACIDO

PARA NOMBRAR UN OXOACIDO SE REEMPLAZA LA PALABRA ANHIacuteDRIDO POR

ACIDO EJEMPLO

Anhiacutedrido carboacutenico + H2O rarr aacutecido carboacutenico

Anhiacutedrido sulfuacuterico + H2O rarr aacutecido sulfuacuterico

Anhiacutedrido cloacuterico + H2O rarr aacutecido cloacuterico

Veamos coacutemo obtener las foacutermulas de los OXOACIDOS

CO2 + H2O rarr H2CO3

DIOXIDO DE CARBONO ACIDO CARBONICO

(ANHIacuteDRIDO CARBOacuteNICO)

SO2 + H2O rarr H2SO3

ANHIacuteDRIDO SULFUROSO ACIDO SULFUROSO

(DIOacuteXIDO DE AZUFRE)

SO3 + H2O rarr H2SO4

ANHIacuteDRIDO SULFUacuteRICO ACIDO SULFURICO

(TRIOXIDO DE AZUFRE)

Cl2O + H2O rarr H2CL2O2

ANHIacuteDRIDO HIPOCLOROSO ACIDO HIPOCLOROSO

(MONOacuteXIDO DE DICLORO)

EN ESTE CASO COMO LOS SUBIacuteNDICES SON MUacuteLTIPLOS DE 2 SE IGUALAN ASI

Cl2O + H2O rarr 2 HClO

EN LOS OXOACIDOS PRIMERO SE ESCRIBE EL HIDROacuteGENO LUEGO EL METAL Y AL

FINAL EL OXIacuteGENO

ACIDOS DEL MANGANESO

MnVI + H2O rarr H2 (1+1) Mn (6) O4

(-2) 2 + 6 dividido 2 = 4

Mn(VII)2O7 + H2O rarr 2 HMnO4 (1H + 1H) + Mn7 = 82 = 4 del oxiacutegeno

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31

MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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Page 31: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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MASA ATOMICA RELATIVA (A) O PESO ATOacuteMICO RELATIVO (A)

Masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno 23268 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Carbono 19933 x 10-23 g

Masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 g

Cantidades pequentildeas que dificultan trabajar con ellas

Explicacioacuten del concepto

1) Relacioacuten entre un aacutetomo de Nitroacutegeno y la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno seguacuten

datos indicados maacutes arriba

MN = 23268 x 10-23 ≙ 14 Ndeg abstracto

MH = 1674 x 10-24

2) Este cociente nos indica que la masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno es 14 veces mayor que

la de un aacutetomo de Hidroacutegeno

3) Si al valor de la masa de un aacutetomo de Hidroacutegeno 1674 x 10-24 le asignamos un valor

igual a 1 la a masa de un aacutetomo de Nitroacutegeno seraacute 14

4) 14 es la masa atoacutemica relativa del aacutetomo de Nitroacutegeno con respecto a la masa del

aacutetomo de Hidroacutegeno

A PARTIR DE 1961 SE ADOPTO COMO UNIDADA DE MASA ATOMICA LA DOCEAVA

PARTE DE LA MASA DE EL ATOMO DE CARBONO 12 ESTA CANTIDAD SE DENOMINA

UNIDAD DE MASA ATOMICA UMA DE ACUERDO CON ESTA CONVENCION Masa

atoacutemica Relativa (A) de un elemento es el ldquoNdeg abstractordquo que indica cuantas veces es mayor

la masa de un aacutetomo de ese elemento que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Ndeg abstracto Ax = Masa de un aacutetomo de elemento x 112 masa de un aacutetomo de Carbono 12

La masa atoacutemica de un elemento tomando como unidad de comparacioacuten la masa de un

aacutetomo de Hidroacutegeno y la que resulta de tomar como unidad la doceava parte de la masa de

12C son nuacutemeros praacutecticamente iguales Decir que la masa atoacutemica relativa del O es la 16

la del H 1008 y la del N 14 significa que cada aacutetomo de cada uno de esos elementos posee

una masa de 16 1008 14 veces mayor respectivamente que la masa de 112 parte del

aacutetomo de Carbono

LA MASA ATOacuteMICA RELATIVA (A) ES UN Ndeg ABSTRACTO (indica nuacutemero de veces)

LA MASA DEL AacuteTOMO DE UN ELEMENTO ES UN Ndeg concreto Es una cantidad expresada

en gramos masa

MASA MOLECULAR RELATIVA (M) La moleacutecula de Carbono es monoatoacutemica 112 parte

de su moleacutecula es la 112 parte de su aacutetomo o sea (UMA)Entonces masa molecular relativa

(M) de una sustancia es el nuacutemero que expresa cuantas veces es mayor la masa de una

moleacutecula de una sustancia que la unidad de masa atoacutemica (UMA)

Agua H2O 2 AH = 2 1 = 2

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1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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39

Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Page 32: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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32

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

Conclusioacuten la masa Molecular Relativa (M) de una sustancia se determina sumando las

masas atoacutemicas relativas (A) de los elementos cuyos aacutetomos constituyen la moleacutecula de esa

sustancia

CANTIDAD DE MATERIA EL ldquoMOLrdquo

De acuerdo con el lenguaje empleado en la vida diaria una porcioacuten de arena o de agua es

una cantidad de materia El teacutermino cantidad se puede referir indistintamente al peso de la

arena a su volumen o a su masa Actualmente la cantidad de materia es una magnitud

diferente de la masa de la materia La cantidad de materia se refiere al nuacutemero de partiacuteculas

(por ahora aacutetomos y moleacuteculas) que componen determinada materia Siendo la cantidad una

magnitud debe tener su correspondiente unidad

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

Longitud Metro M

Tiempo Segundo S

Masa Kg Masa Kg

Peso o fuerza Kg Fuerza o Newton Kg N

Cantidad de materia MOL MOL

EL MOL La unioacuten internacional de quiacutemica pura y aplicada (IUPAC) propone designar al

MOL como unidad de medida de cantidad de materia

1) MOL es la cantidad de materia que contiene tantas partiacuteculas elementales como

aacutetomos hay en (12g) de Carbono 12

2) Cuando se aplican la unidad MOL deben especificarse las partiacuteculas elementales que

pueden ser aacutetomos moleacuteculas electrones u otras

CANTIDAD DE MATERIA MASAS DIFERENTES

1 MOL de aacutetomos de Nitroacutegeno

1 MOL de aacutetomos de Oxiacutegeno 6 02 x 10 23 igual cantidad de materia

1 MOL de aacutetomos de Cloro

PERO

MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL ne MASA DE 1 MOL

de aacutetomos de N de aacutetomos de O de aacutetomos de Cloro

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El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Page 33: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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33

El nuacutemero de moles es igual pero al ser diferentes las masas de los aacutetomos de cada MOL

las masas de la misma cantidad de materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia cualquiera sea el

lugar donde se la determine

2) ldquoNordmrdquo moles de una sustancia poseen la misma masa expresada en Kg cualquiera

que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNordmrdquo Moles de una sustancia tendraacuten un peso expresado en Kg Que variaraacute seguacuten la

latitud y distancia al centro de la tierra

Si comparamos las masas de los moles de aacutetomos con las masas atoacutemicas relativas de los

mismos elementos

ELEMENTO A Masa de 1 MOL de aacutetomos (A)

NITROGENO 14 14g

HIDROGENO 1008 1008g

OXIGENO 16 16g

Llegamos a la conclusioacuten que la masa de 1 MOL de aacutetomos (A) de un elemento medida en

gramos masa estaacute expresada por un Ndeg igual a su masa atoacutemica relativa Ejemplo

La masa atoacutemica del Calcio es 40 A = 40

La masa de 1 MOL de aacutetomos de Calcio 40g (A)= 40g

La masa atoacutemica del A es un Ndeg Abstracto

La masa de 1 MOL de aacutetomos (A) es un nuacutemero concreto

MASA DE 1 MOL DE MOLECULAS (M) Anaacutelogamente la masa de 1 MOL de moleacuteculas de

sustancias medidas en gramos masa estaacute expresada por un nuacutemero igual a su masa

molecular relativa

SUSTANCIA M (M)

H2O (AGUA) 18 18g

CO2 (dioacutexido de Carbono) 44 44g

SO2 (dioacutexido de Azufre) 64 64g

1 MOL de aacutetomos de H

Posee 602 x 1023 aacutetomos

(A) = 1008g

1 MOL de aacutetomos de N (A) = 14g

1 MOL de aacutetomos de O (A) = 16g

De acuerdo con esta igualdad se divide la masa de 1 MOL de moleacuteculas de un gas por la

densidad del gas se obtiene el volumen que ocupa el MOL de moleacuteculas del gas o sea el

volumen de 602 x1023 moleacuteculas del gas en CNTP

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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36

Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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38

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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39

Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

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40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Page 34: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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34

GAS

DENSIDAD (δ)

(gcm3)

m (g) V =119898

120575

CLORO 3169 71 224 LITROS

NITROGENO 125 28 224 LITROS

DIOXIDO DE CARBONO 1964 44 224 LITROS

OXIacuteGENO 14285 32 224 LITROS

d =mv

CONCLUSION Al hallar el volumen que ocupa 1 MOL de moleacuteculas de Cl N O en (CNTP)

hemos obtenido el mismo resultado 224 litros Un MOL de moleacuteculas de cualquier

sustancia en estado gaseoso en condiciones normales de temperatura y presioacuten (0degC

760mm de mercurio) ocupa un volumen de 224 litros denominado Volumen Molar

ISOTOPOS Son aacutetomos de un mismo elemento que presentan el mismo ldquoNdeg ATOacuteMICOrdquo

pero distinto ldquoNdeg MAacuteSICOrdquo por lo tanto de se diferencian en el nuacutemero de neutrones

El CLORO presenta 2 ISOacuteTOPOS naturales 3517Cl 37

17Cl Ambos contienen 17 protones

pero el primero contiene 18 neutrones y el segundo 20

Los dos isoacutetopos tienen propiedades quiacutemicas ideacutenticas es decir que el nuacutemero de

neutrones no afecta al comportamiento quiacutemico determinado exclusivamente por el ldquoNdeg

ATOacuteMICOrdquo

La existencia de ISOTOPOS permite explicar por queacute las masas atoacutemicas resultan nuacutemeros

fraccionarios y no enteros y tambieacuten porque su valor es ligeramente diferente cuando se

consideran distinto patrones de unidad (masa del aacutetomo de hidroacutegeno o 16ava parte del

aacutetomo de O2 Si cada elemento tuviese un ldquoNdeg MASICOrdquo uacutenico su masa atoacutemica seriacutea

precisamente A (Ndeg entero)

Por otra parte seriacutea equivalente considerar como una unidad a la masa de un aacutetomo de O2

ya que ambas unidades resultariacutea ideacutenticas Una de las razones por las cuales se considera

en la actualidad como patroacuten de la Masa Atoacutemica a la 12ava parte del aacutetomo del Carbono es

que de tal modo las masa atoacutemicas de muchos elementos resultan valores muy proacuteximos a

nuacutemeros enteros

Por otra parte el carbono presenta varios ISOTOPOS naturales por lo cual debe fijarse cuaacutel

de ellos se elegiraacute como patroacuten Dicho isoacutetopo es 126C cuya masa atoacutemica se considera

exactamente 120000 variedad maacutes estable y abundante de Carbono

Como en la naturaleza cada elemento se presenta como una mezcla de diversos isoacutetopos

la masa atoacutemica de un elemento hallado experimentalmente traduce la mayor o menor

abundancia natural de cada isoacutetopo (composicioacuten centesimal del elemento) puede

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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36

Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

38

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

39

Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

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Superiorrdquo Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1993

WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998 (5ordm

Edicioacuten)

Page 35: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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35

calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar) Ej si se trata de 2 isoacutetopos de un mismo

elemento de nuacutemeros maacutesicos 1A y 2A y abundancia natural p1 y p2 (por cientos ) resulta

Masa Atoacutemica Promedio

119860119903 =1199011

1119860 + 11987522119860

100

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias porcentuales 754 y

246 HALLAR SU MASA ATOMICA

119860119903 =754 times 35 + 246 times 37

100= 35492 cong 355

Dos aacutetomos para ser iguales deben poseer el mismo ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z) y el mismo ldquoNdeg

MASICOrdquo (A)

Ej Cloro (A) 35

Cl 754

(Z) 17

MASA ATOMICA

(A) 37 DEL CLORO 3548

Cl 246

(Z) 17

NUacuteCLIDOS conjunto de aacutetomos iguales entre siacute

ISOBAROS aacutetomos de elementos diferentes pero con igual nuacutemero maacutesico (A) y diferente

ldquoNdeg ATOMICOrdquo (Z)

(A) 40 (A) 40

Cu K

(Z) 22 (Z) 20

Relaciones de cantidad de materia

En las reacciones quiacutemicas intervienen sustancias denominadas Reaccionantes y otros

llamadas Productos de Reaccioacuten Por meacutetodos experimentales se comproboacute que en estas

reacciones se mantienen relaciones de masas de y volumen que corresponden a las leyes

precisas Las leyes de las reacciones quiacutemicas que se refieren a las masas de las

sustancias que intervienen en ellas se llaman Leyes Gravimeacutetricas y las que se refieren a los

voluacutemenes que reaccionan (caso de los gases) Leyes Volumeacutetricas

ldquolas leyes gravimeacutetricas y las volumeacutetricas se denominan Leyes Fundamentales de la

Quiacutemicardquo

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36

Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

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El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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38

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

41

BIBLIOGRAFIacuteA

ANGELINI M BAUMGARTNER E BENITES C BULWIK M GUERRIEN D

LANDAU L LASTRES FLORES L POUCHAN I SERVANT R y SILEO M ldquoTemas

de Quiacutemica General Versioacuten ampliadardquo Editorial Eudeba Buenos Aires 2003 (2ordm

edicioacuten 7ma reimpresioacuten)

ANGELINI M BAUMGARTNER E BENITEZ C ldquoQuiacutemica material de estudio y

ejercitacioacutenrdquo Editorial Eudeba Buenos Aires 2005 ISBN 987 ndash 9419 ndash 39 - 1 (1ordm

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BABOR E IBARZ AZNARES ldquoQuiacutemica General Modernardquo Editorial Mariacuten SA 1977

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CHANG Raymond ldquoQuiacutemicardquo Edicioacuten Breve Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1999

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ISBN 970 ndash 10 ndash 1946 ndash 6

GLASSTONE S LEWIS D ldquoElementos de Quiacutemica Fiacutesicardquo Ediciones El Ateneo

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LOPEZ CANCIO J A ldquoPROBLEMAS DE QUIMICA ndash Cuestiones y ejerciciosrdquo

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ldquoMANUAL DE LA UNESCO PARA LA ENSENtildeANZA DE LAS CIENCIASrdquo Editorial

Sudamericana Buenos Aires 1997 (6ordm Edicioacuten) ISNB 950 ndash 07 ndash 1246 ndash 6

MARTINEZ URREAGA J NARROS A DE LA FUENTE GARCIA ndash SOTO M

POZAS REQUEJO F DIAZ LLORENTE V M ldquoExperimentacioacuten en Quiacutemica

Generalrdquo Thomson Editores Madrid 2006 ISBN 84 ndash 9732 ndash 425 ndash 0

MASTERTON W L SLOWINSKI E J y STANTSKI C L ldquoQuiacutemica General

Superiorrdquo Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1993

WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998 (5ordm

Edicioacuten)

Page 36: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

36

Ley de Conservacioacuten de la Masa o de Lavoisier

A + B C + D

Sustancias Productos

reaccionantes de reaccioacuten

Masa de A + masa de B = masa de C + masa de D

Mencionando la siguiente condicioacuten ldquoEn un sistema aislado la masa permanece constante

cualquiera que sea la transformacioacuten fiacutesica o quiacutemica a que sea sometido el sistemardquo

COMPOSICIOacuteN CENTECIMAL O PORCENTUAL

La composicioacuten porcentual de un compuesto indica la masa de cada uno de los elementos

que hay en 100 g de ese compuesto

Comp de un elem =119899times119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119890119897119890119898119890119899119905119900

119898119886119904119886 119898119900119897119886119903 119889119890119897 119888119900119898119901119906119890119904119905119900 x 100

Ej

CONCEPTO DE ESTEQUIOMETRIacuteA - RELACION DE MASA Y MASA Y DE VOLUMEN

Toda transformacioacuten quiacutemica se puede expresar por una ecuacioacuten la ECUACIOacuteN QUIacuteMICA

En ella se escriben las foacutermulas quiacutemicas de los compuestos de partida los REACTIVOS y

las de los compuestos obtenidos al final de la transformacioacuten los PRODUCTOS Estos se

separan por una flecha que va de los reactivos a los productos y que simboliza el sentido

global de la transformacioacuten En general se expresa

Reactivos Productos

Durante una reaccioacuten quiacutemica los aacutetomos no se crean ni se destruyen ni cambian su

identidad Este hecho queda reflejado en la ecuacioacuten quiacutemica puesto que el nuacutemero y tipo

de aacutetomos que forman parte de los reactivos es igual al nuacutemero y tipo de aacutetomos de los

productos Cuando una ecuacioacuten quiacutemica tiene el mismo nuacutemero de aacutetomos de cada tipo en

los reactivos y en los productos se dice que es una ECUACIOacuteN BALANCEADA De este

modo la ecuacioacuten quiacutemica refleja cuaacutel es la proporcioacuten molar en que se combinan los

reactivos y se obtienen los productos

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

37

El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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38

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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39

Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

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41

BIBLIOGRAFIacuteA

ANGELINI M BAUMGARTNER E BENITES C BULWIK M GUERRIEN D

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ISBN 970 ndash 10 ndash 1946 ndash 6

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Buenos Aires 1984 (5ordm Reimpresioacuten)

LOPEZ CANCIO J A ldquoPROBLEMAS DE QUIMICA ndash Cuestiones y ejerciciosrdquo

Pearson Hall SA Madrid 2001 (Ultima Reimpresioacuten) ISBN 84 ndash 205 ndash 2995 ndash 8

MAHAM ldquoQUIMICA Curso Universitariordquo Editorial Fondo Interamericano SA 1977

(2ordm Edicioacuten en castellano)

ldquoMANUAL DE LA UNESCO PARA LA ENSENtildeANZA DE LAS CIENCIASrdquo Editorial

Sudamericana Buenos Aires 1997 (6ordm Edicioacuten) ISNB 950 ndash 07 ndash 1246 ndash 6

MARTINEZ URREAGA J NARROS A DE LA FUENTE GARCIA ndash SOTO M

POZAS REQUEJO F DIAZ LLORENTE V M ldquoExperimentacioacuten en Quiacutemica

Generalrdquo Thomson Editores Madrid 2006 ISBN 84 ndash 9732 ndash 425 ndash 0

MASTERTON W L SLOWINSKI E J y STANTSKI C L ldquoQuiacutemica General

Superiorrdquo Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1993

WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998 (5ordm

Edicioacuten)

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El teacutermino ESTEQUIOMETRIacuteA en sentido amplio se refiere a las relaciones de masas

voluacutemenes o nuacutemero de moles de reactivos y productos

aA + bB cC + dD

Los nuacutemeros que preceden a cada uno de los reactivos y productos en la ecuacioacuten quiacutemica

son llamados coeficientes estequiomeacutetricos (a b c d) y en conjunto expresan la

conservacioacuten de los aacutetomos del proceso La ecuacioacuten que contempla la conservacioacuten de los

aacutetomos se llama ECUACIOacuteN BALANCEADA DE LA REACCIOacuteN QUIacuteMICA y es consistente

con el principio de CONSERVACIOacuteN DE LA MASA Lo importante es la relacioacuten cuantitativa

entre los reactivos y los productos Conociendo la masa molecular de las sustancias

podemos transformar los moles en gramos

Cuando se lleva a cabo experimentalmente una reaccioacuten quiacutemica si las masas de los

reactivos son las que corresponden a los nuacutemeros de moles expresados por los coeficientes

estequiomeacutetricos se dice que los reactivos estaacuten en RELACIOacuteN ESTEQUIOMEacuteTRICA Sin

embargo puede suceder que las relaciones de moles (y por lo tanto de masas) entre los

reactivos no sea estequiomeacutetrica En estos casos si la reaccioacuten ocurre completamente

(REACCIOacuteN COMPLETA) en el estado final habraacute productos y parte de los reactivos en

exceso que no llegaron a combinarse Cuando un reactivo estaacute en defecto se lo denomina

REACTIVO LIMITANTE porque es el que fija el liacutemite de la cantidad de producto a obtener

En el laboratorio generalmente los reactivos no son siempre puros o no se los mezclan en la

relacioacuten exactamente necesaria para la reaccioacuten sino que uno de los reactivos se coloca en

exceso y por lo tanto una cierta cantidad de eacutel queda sin reaccionar y el otro reactivo se

consume totalmente y es el reactivo limitante La cantidad de producto formado estaacute

determinado por la cantidad de reactivo limitante y de su pureza Para poder sacar

conclusiones cuantitativas de un proceso es necesario identificar el reactivo limitante que es

el que va a determinar los liacutemites de una reaccioacuten completa El reactivo que estaacute en menor

proporcioacuten con respecto a la relacioacuten estequiometria es el reactivo limitante

SOLUCIONES

Las soluciones son mezclas homogeacuteneas de sustancias (una sola fase) con composiciones

variables Resultan de la mezcla de dos o maacutes sustancias puras diferentes cuya unioacuten no

produce una reaccioacuten quiacutemica sino solamente un cambio fiacutesico Una sustancia (soluto) se

disuelve en otra (solvente) formando una sola fase Los componentes pueden separarse

utilizando procedimientos fiacutesicos EL soluto es el que se encuentra en menor cantidad y el

solvente o disolvente es el que estaacute en mayor cantidad

Cuando hacemos referencia a SOLUCIOacuteN ACUOSA se quiere expresar que el solvente es

el agua El soluto puede ser un soacutelido un liacutequido o un gas De acuerdo al estado fiacutesico de

los componentes pueden obtenerse los siguientes tipos de soluciones

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

39

Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

41

BIBLIOGRAFIacuteA

ANGELINI M BAUMGARTNER E BENITES C BULWIK M GUERRIEN D

LANDAU L LASTRES FLORES L POUCHAN I SERVANT R y SILEO M ldquoTemas

de Quiacutemica General Versioacuten ampliadardquo Editorial Eudeba Buenos Aires 2003 (2ordm

edicioacuten 7ma reimpresioacuten)

ANGELINI M BAUMGARTNER E BENITEZ C ldquoQuiacutemica material de estudio y

ejercitacioacutenrdquo Editorial Eudeba Buenos Aires 2005 ISBN 987 ndash 9419 ndash 39 - 1 (1ordm

edicioacuten)

ATKINS P W ldquoQuiacutemica Generalrdquo Ediciones Omega SA Barcelona 1999

BABOR E IBARZ AZNARES ldquoQuiacutemica General Modernardquo Editorial Mariacuten SA 1977

(8ordf Edicioacuten)

CHANG Raymond ldquoQuiacutemicardquo Edicioacuten Breve Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1999

CHANG Raymond ldquoQuiacutemicardquo Sexta Edicioacuten Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1999

ISBN 970 ndash 10 ndash 1946 ndash 6

GLASSTONE S LEWIS D ldquoElementos de Quiacutemica Fiacutesicardquo Ediciones El Ateneo

Buenos Aires 1984 (5ordm Reimpresioacuten)

LOPEZ CANCIO J A ldquoPROBLEMAS DE QUIMICA ndash Cuestiones y ejerciciosrdquo

Pearson Hall SA Madrid 2001 (Ultima Reimpresioacuten) ISBN 84 ndash 205 ndash 2995 ndash 8

MAHAM ldquoQUIMICA Curso Universitariordquo Editorial Fondo Interamericano SA 1977

(2ordm Edicioacuten en castellano)

ldquoMANUAL DE LA UNESCO PARA LA ENSENtildeANZA DE LAS CIENCIASrdquo Editorial

Sudamericana Buenos Aires 1997 (6ordm Edicioacuten) ISNB 950 ndash 07 ndash 1246 ndash 6

MARTINEZ URREAGA J NARROS A DE LA FUENTE GARCIA ndash SOTO M

POZAS REQUEJO F DIAZ LLORENTE V M ldquoExperimentacioacuten en Quiacutemica

Generalrdquo Thomson Editores Madrid 2006 ISBN 84 ndash 9732 ndash 425 ndash 0

MASTERTON W L SLOWINSKI E J y STANTSKI C L ldquoQuiacutemica General

Superiorrdquo Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1993

WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998 (5ordm

Edicioacuten)

Page 38: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

Soluto Solvente Ejemplo

Soacutelido Soacutelido Aleaciones

Soacutelido Liacutequido Soluciones salinas

Soacutelido Gaseoso Humo

Liacutequido Soacutelido Geles

Liacutequido Liacutequido Emulsioacuten (mayonesa)

Liacutequido Gaseoso Niebla

Gaseoso Soacutelido Roca volcaacutenica

Gaseoso Liacutequido Soda

Gaseoso Gaseoso Aire

iquestCoacutemo estaacute compuesta una solucioacuten

Si tenemos un vaso con agua pura a una cierta temperatura y le agregamos sal Si

revolvemos un poco vemos que la sal ldquodesaparecerdquo Lo que pasoacute es que la sal se disolvioacute

Lo que antes era agua pura se ldquotransformordquo en agua salada

Miscibilidad

Es la Capacidad de una sustancia para disolverse en otra Es un dato cualitativo

Separa los pares de sustancias en miscibles y no miscibles

Solubilidad

Cantidad maacutexima de soluto que puede ser disuelta por un determinado solvente Variacutea con

la presioacuten y con la temperatura Es un dato cuantitativo La solubilidad de los soacutelidos en los

liacutequidos es siempre limitada y depende de la naturaleza del solvente de la naturaleza del

soluto de la temperatura y muy poco de la presioacuten Unos de los factores que afectan la

solubilidad de una sustancia es la temperatura y generalmente aumenta al ascender la

temperatura En la siguiente tabla se observan algunos datos referentes a la variacioacuten de la

solubilidad de distintos solutos con la temperatura

Concentracioacuten cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solvente o

cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de solucioacuten Siempre indica una

relacioacuten entre soluto y solvente o entre el soluto y la solucioacuten

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39

Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

41

BIBLIOGRAFIacuteA

ANGELINI M BAUMGARTNER E BENITES C BULWIK M GUERRIEN D

LANDAU L LASTRES FLORES L POUCHAN I SERVANT R y SILEO M ldquoTemas

de Quiacutemica General Versioacuten ampliadardquo Editorial Eudeba Buenos Aires 2003 (2ordm

edicioacuten 7ma reimpresioacuten)

ANGELINI M BAUMGARTNER E BENITEZ C ldquoQuiacutemica material de estudio y

ejercitacioacutenrdquo Editorial Eudeba Buenos Aires 2005 ISBN 987 ndash 9419 ndash 39 - 1 (1ordm

edicioacuten)

ATKINS P W ldquoQuiacutemica Generalrdquo Ediciones Omega SA Barcelona 1999

BABOR E IBARZ AZNARES ldquoQuiacutemica General Modernardquo Editorial Mariacuten SA 1977

(8ordf Edicioacuten)

CHANG Raymond ldquoQuiacutemicardquo Edicioacuten Breve Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1999

CHANG Raymond ldquoQuiacutemicardquo Sexta Edicioacuten Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1999

ISBN 970 ndash 10 ndash 1946 ndash 6

GLASSTONE S LEWIS D ldquoElementos de Quiacutemica Fiacutesicardquo Ediciones El Ateneo

Buenos Aires 1984 (5ordm Reimpresioacuten)

LOPEZ CANCIO J A ldquoPROBLEMAS DE QUIMICA ndash Cuestiones y ejerciciosrdquo

Pearson Hall SA Madrid 2001 (Ultima Reimpresioacuten) ISBN 84 ndash 205 ndash 2995 ndash 8

MAHAM ldquoQUIMICA Curso Universitariordquo Editorial Fondo Interamericano SA 1977

(2ordm Edicioacuten en castellano)

ldquoMANUAL DE LA UNESCO PARA LA ENSENtildeANZA DE LAS CIENCIASrdquo Editorial

Sudamericana Buenos Aires 1997 (6ordm Edicioacuten) ISNB 950 ndash 07 ndash 1246 ndash 6

MARTINEZ URREAGA J NARROS A DE LA FUENTE GARCIA ndash SOTO M

POZAS REQUEJO F DIAZ LLORENTE V M ldquoExperimentacioacuten en Quiacutemica

Generalrdquo Thomson Editores Madrid 2006 ISBN 84 ndash 9732 ndash 425 ndash 0

MASTERTON W L SLOWINSKI E J y STANTSKI C L ldquoQuiacutemica General

Superiorrdquo Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1993

WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998 (5ordm

Edicioacuten)

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Expresioacuten de la concentracioacuten de las soluciones

Frecuentemente se usan los teacuterminos diluida o concentrada para indicar que la cantidad

relativa de soluto es muy pequentildea o muy elevada respectivamente Esta forma de expresioacuten

soacutelo tiene valor relativo todo lo que se puede afirmar es que una solucioacuten es maacutes o menos

diluida o maacutes o menos concentrada que otra Otra expresioacuten usada es la de solucioacuten

saturada

Solucioacuten Saturada Solucioacuten que contiene la maacutexima cantidad de soluto que el solvente

puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura Si se le agrega maacutes soluto no lo disuelve si

es un soacutelido en un solvente liacutequido el exceso precipita si es un liacutequido en solvente liacutequido

el exceso queda separado del solvente por encima o por debajo seguacuten su densidad relativa

si es un gas en un solvente liacutequido el exceso de soluto escapa en forma de burbujas En

una solucioacuten saturada de un soacutelido en un liacutequido el proceso de disolucioacuten tiene la misma

velocidad que el proceso de precipitacioacuten

Solucioacuten No Saturada Solucioacuten que contiene una cantidad de soluto menor que la que el

solvente puede disolver a esa presioacuten y esa temperatura

En las soluciones en las que el soluto es un gas y el solvente es un liacutequido como es el caso

del oxiacutegeno disuelto en agua o el dioacutexido de carbono disuelto en agua la solubilidad

disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presioacuten En el

caso de la soda la solucioacuten es la porcioacuten liacutequida del sistema es alliacute donde se encuentra el

gas disuelto pero no se lo ve justamente porque es un sistema homogeacuteneo Cuando se

visualizan las burbujas eacutestas ya no forman parte de la solucioacuten pues salieron de ella y

constituyen otra fase En ciertas condiciones es posible incorporar maacutes sustancia que la

correspondiente al liacutemite de saturacioacuten se dice entonces que la solucioacuten es sobresaturada

Estas soluciones sobresaturadas son inestables pues el exceso de soluto ya sea por

agitacioacuten o enfriamiento tiende a separarse y precipitar En el caso particular de la solucioacuten

de gas en liacutequido como la citada anteriormente cuando se prepara la soda se trabaja en

condiciones de sobresaturacioacuten para ello el solvente liquido (agua) estaacute a baja temperatura

y el soluto gaseoso (dioacutexido de carbono) se incorpora al liacutequido a elevada presioacuten Es por

ello que cuando se abre una botella de soda la presioacuten disminuye y el exceso de soluto se

separa de la solucioacuten y aparecen las burbujas y si se calienta o agita tambieacuten

En Quiacutemica es frecuente precisar las relaciones exactas entre cantidades de soluto y

solvente o soluto y solucioacuten Para ellas pueden utilizarse diferentes tipos de expresioacuten

a- Soluciones porcentuales

Indican la cantidad de soluto en masa o volumen en relacioacuten a 100 partes de la solucioacuten o

del solvente Pueden referirse a porcentaje P P de peso en peso o masa en masa o mm

porcentaje de peso en volumen P V o porcentaje de volumen en volumen V V

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

40

Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)

=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

41

BIBLIOGRAFIacuteA

ANGELINI M BAUMGARTNER E BENITES C BULWIK M GUERRIEN D

LANDAU L LASTRES FLORES L POUCHAN I SERVANT R y SILEO M ldquoTemas

de Quiacutemica General Versioacuten ampliadardquo Editorial Eudeba Buenos Aires 2003 (2ordm

edicioacuten 7ma reimpresioacuten)

ANGELINI M BAUMGARTNER E BENITEZ C ldquoQuiacutemica material de estudio y

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ATKINS P W ldquoQuiacutemica Generalrdquo Ediciones Omega SA Barcelona 1999

BABOR E IBARZ AZNARES ldquoQuiacutemica General Modernardquo Editorial Mariacuten SA 1977

(8ordf Edicioacuten)

CHANG Raymond ldquoQuiacutemicardquo Edicioacuten Breve Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1999

CHANG Raymond ldquoQuiacutemicardquo Sexta Edicioacuten Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1999

ISBN 970 ndash 10 ndash 1946 ndash 6

GLASSTONE S LEWIS D ldquoElementos de Quiacutemica Fiacutesicardquo Ediciones El Ateneo

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LOPEZ CANCIO J A ldquoPROBLEMAS DE QUIMICA ndash Cuestiones y ejerciciosrdquo

Pearson Hall SA Madrid 2001 (Ultima Reimpresioacuten) ISBN 84 ndash 205 ndash 2995 ndash 8

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ldquoMANUAL DE LA UNESCO PARA LA ENSENtildeANZA DE LAS CIENCIASrdquo Editorial

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MARTINEZ URREAGA J NARROS A DE LA FUENTE GARCIA ndash SOTO M

POZAS REQUEJO F DIAZ LLORENTE V M ldquoExperimentacioacuten en Quiacutemica

Generalrdquo Thomson Editores Madrid 2006 ISBN 84 ndash 9732 ndash 425 ndash 0

MASTERTON W L SLOWINSKI E J y STANTSKI C L ldquoQuiacutemica General

Superiorrdquo Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1993

WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998 (5ordm

Edicioacuten)

Page 40: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Facultad de Ciencias … · masa líquida, por eso la temperatura del líquido disminuye mientras se produce la evaporación. La evaporación es

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

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Por ejemplo si se dice que se tiene una solucioacuten de Na Cl al 8 P P se quiere indicar que

contiene 8g de Na Cl en 100g de solucioacuten Si en cambio se expresa 8 P V se quiere

indicar que contiene 8g de Na Cl en 100ml de solucioacuten

Cuando el soluto es liacutequido resulta praacutectico dar la relacioacuten de voluacutemenes de soluto y

solvente Asiacute por ejemplo podraacute referirse a una solucioacuten de metanol en agua como 1100 la

cual indica que contiene 1 parte de metanol en volumen y 100 partes de agua En cambio si

decimos que la solucioacuten de metanol es 1 V V indica que hay 1ml de metanol por cada

100ml de solucioacuten

Problema 1 Realice los caacutelculos para preparar 80 g de solucioacuten de KBr al 5

100119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 5119892119903 119889119890 11987011986111990380119892119903 119889119890 119904119900119897119906119888119894oacute119899 rarr 119909 = 4119892119903 119889119890 119870119861119903

Problema 2 En algunos jugos de consumo masivo se puede leer en la etiqueta ldquopara

preparar diluir 1 + 9rdquo iquestQueacute significa y coacutemo realizariacutea el caacutelculo de la cantidad de

concentrado necesario para 1 l de agua

Significa que por cada 1 ml de jugo concentrado se debe agregar 9 ml de agua

Si

1119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119903119886119889119900 rarr 9119898119897 119889119890 119886119892119906119886111119898119897 119889119890 119895119906119892119900 119888119900119899119888119890119899119905119903119886119889119900 = 119909 rarr 1000119898119897 119889119890 119886119892119906119886

b - Soluciones molares

La concentracioacuten se expresa en moles de soluto por 1 litro de solucioacuten Esta concentracioacuten

o molaridad M corresponde a la relacioacuten

119872 =ndeg moles

Volumen de solucioacuten en litros=

119899

119881(1)

Recuerde que

ndeg moles =119898119886119904119886

119898119886119904119886 119898119900119897119890119888119906119897119886119903=

119898(119892119903)

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=119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897)(2)

Reemplazando (2) en (1)

119872 =

119898(119892119903)

119872119872(119892119903

119898119900119897frasl )

V (L) (3)

Esta foacutermula permite calcular faacutecilmente la molaridad de una solucioacuten conociendo la masa

de la sustancia disuelta y el volumen en litros de la solucioacuten

Despejando de (3)

119898(119892119903)119872 = 119872 lowast 119872119872(119892119903

119898119900119897frasl ) lowast V (L)

Profesora Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

41

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41

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Superiorrdquo Mc Graw ndash Hill Meacutexico DF 1993

WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998 (5ordm

Edicioacuten)