quimica general (1)

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    QUMICA GENERAL

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    UNIVERSIDAD TECNOLGICA DEL PERVicerrectorado de Investigacin

    QUMICA GENERAL

    TINS Bsicos

    INGENIERA INDUSTRIAL, INGENIERA DE SISTEMAS,INGENIERA ELECTRNICA, INGENIERA MECATRNICA,

    INGENIERA DE TELECOMUNICACIONES, INGENIERA AUTOMOTRIZ,INGENIERA AERONUTICA, INGENIERA TEXTIL,

    INGENIERA MARTIMA, INGENIERA MECNICA, INGENIERA NAVAL,INGENIERA DE SOFTWARE, INGENIERA ECONMICA

    TEXTOS DE INSTRUCCIN BSICOS (TINS) / UTP

    Lima - Per2008

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    QUMICA GENERAL

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    QUMICA GENERALDesarrollo y Edicin : Vicerrectorado de Investigacin

    Elaboracin del TINS : Ing. Bilma Yupanqui Porras Ing. Csar I. Vsquez Solis

    Diseo y Diagramacin : Julia Saldaa Balandra

    Soporte acadmico : Instituto de Investigacin

    Produccin : Imprenta Grupo IDAT

    Tiraje 3 A / 1700 / 2008-II

    Queda prohibida cualquier forma de reproduccin, venta, comunicacin pblica ytransformacin de esta obra.

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    El presente material contiene una compilacin de contenidosde obras de Qumica para ingeniera publicadas lcitamente,resmenes de los temas a cargo del profesor; constituye unmaterial auxiliar de enseanza para ser empleado en eldesarrollo de las clases en nuestra institucin.

    ste material es de uso exclusivo de los alumnos y docentesde la Universidad Tecnolgica del Per, preparado para fines

    didcticos en aplicacin del Artculo 41 inc. C y el Art 43 inc.A., del Decreto Legislativo 822, Ley sobre Derechos deAutor.

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    PRESENTACIN

    El presente texto elaborado en el marco de desarrollo de la Ingeniera, es unmaterial de ayuda instruccional, en las carreras de Ingeniera de: Sistemas,Industrial, Electrnica, Mecatrnica, Telecomunicaciones, Automotriz,Aeronutica, Textil, Naval y de Software; para la Asignatura de QumicaGeneral, en el primer ciclo de estudios.

    Plasma la preocupacin institucional de innovacin de la enseanza-aprendizaje en educacin universitaria, que en acelerada continuidadpromueve la produccin de materiales educativos, actualizados enconcordancia a las exigencias de estos tiempos.

    La estructura del contenido del texto permitir lograr conocimientos deQumica progresivamente, modelada en funcin del sillabus de laAsignatura acotada lneas arriba; contenido elaborado mediante un procesoacucioso de recopilacin de temas, desarrollados en diferentes fuentesbibliogrficas.

    La conformacin de esta segunda edicin corregida ha sido posible graciasal esfuerzo y dedicacin acadmica de los Profesores: Ing. Bilma YupanquiPorras, Ing. Csar Vsquez Solis e Ing. Juan Chinchay Barragan.

    La recopilacin aludida de temas pertinentes, consistentes y actualizados,para estudiantes del primer ciclo, tiene el siguiente ordenamiento:

    El texto empieza con el Estudio de la Materia y sus Propiedadesdonde sepresenta los principios elementales para el entendimiento de la Qumica.

    Luego se pasa al estudio de su estructura interna en el marco de la TeoraAtmica. Se prosigue con el estudio de la Tabla Peridica y el EnlaceQumico que facilita el entendimiento de la formacin de los diversoscompuestos qumicos.

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    Se continua con el estudio del Balance de las Reacciones Qumicas y lasrelaciones cuantitativas entre sus componentes que ayuda a entender la LeyUniversal de la Conservacin de la Masa, como base del tratado de laEstequiometra en los procesos Qumicos, complementado con el estudiode los Gases y las Soluciones.

    En la penltima parte se presenta una introduccin a la Qumica Orgnicacon el estudio del tomo de Carbono y las principales Funciones Orgnicas.En la ltima parte se revisa algunas Aplicaciones de la Qumica en laIndustria que nos da una visin ms amplia de su importancia en eldesarrollo de un pas.

    Finalmente, es importante reconocer que vivimos en un mundo qumico; elmundo de los tomos y molculas que conforman todo lo que se puedetocar u oler; mirar alrededor: el aire, la tierra, el agua, la computadora, ydems mquinas; contemplar nuestro cuerpo (una fbrica de complejasreacciones qumicas). Nada existe sino hay presencia de tomos y/omolculas an en aquellos compuestos que son txicos para la vida.

    Ergo, cerrando estas lneas de presentacin, el agradecimiento institucionala los profesores arriba mencionados que han contribuido al acopio de los

    temas; as mismo a los profesores que han contribuido con sus comentarios.

    Lucio Heraclio Huamn UretaVicerrector de Investigacin

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    NDICE

    Captulo IIntroduccin a la Qumica.................................................................. 11

    Captulo IITeora Atmica................................................................................... 49

    Captulo IIITabla Peridica................................................................................... 95

    Captulo IVEnlace ................................................................................................ 115

    Captulo VFunciones Inorgnicas ........................................................................ 127

    Captulo VI

    Unidad de Masa Atmica ................................................................... 145

    Captulo VIIRelaciones Qumicas.......................................................................... 159

    Captulo VIIIEstequimetra...................................................................................... 177

    Captulo IXEstado Gaseoso .................................................................................. 203

    Captulo XSoluciones.......................................................................................... 225

    Captulo XItomo de Carbono............................................................................. 237

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    Captulo XIIMetalurgia del Hierro ......................................................................... 245

    Captulo XIIIIndustria del Petrleo y Gas Natural .................................................. 251

    Apndice............................................................................................ 259

    Bibliografa......................................................................................... 263

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    DISTRIBUCIN TEMTICASEMANA TEMA PAGINA

    1

    Captulo IIntroduccin a la QumicaConceptos Generales. Materia. Clasificacin, estadosde la materia, propiedades, mediciones (masa opeso, volumen, densidad y temperatura) unidadesfsicas de concentracin.

    11 48

    2

    Captulo II

    Teora atmicaEstructura del tomo, nmero atmico, nmero demasa, istopos, isbaros, istonos, isoelectrnicos.

    49 57

    3

    Teora cuntica y estructura electrnica de lostomosEfecto fotoelctrico, Teora de Bohr, naturaleza dualdel electrn, mecnica cuntica, nmeros cunticos,orbitales atmicos, configuracin electrnica.Principio de construccin.

    57 94

    4

    Captulo III

    Tabla peridicaClasificacin peridica de los elementos, variacionesde las propiedades (radio atmico, energa deionizacin, afinidad electrnica, electronegatividad)

    95 114

    5

    Captulo IVEnlace qumicoNotacin Lewis, clasificacin del enlace (inico,covalente, metlico)

    115 126

    6Captulo VNomenclatura de los compuestosCompuestos inicos. Compuestos moleculares

    127 144

    7

    Captulo VIMasa atmica y masa molar de un elementoNmero de Avogadro, masa molecular, composicinporcentual de los compuestos. Determinacin de lafrmula emprica y frmula molecular

    145 158

    8Captulo VIIReaccin qumicaEcuacin qumica. Tipos de reacciones

    159 161

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    SEMANA TEMA PAGINA

    9Balance de ecuaciones qumicasMtodos: Tanteo, Coeficientes Indeterminados yRedox

    161 176

    10 Examen parcial

    11

    Captulo VIIIEstequiometraCantidad de reactivos y productos. Reactivolimitante, rendimiento, porcentaje de pureza.

    177 184

    12 Problemas de estequiometraRevisin de problemas resueltos y propuestos deEstequiometra

    184 202

    13

    Captulo IXGases.Presin de un gas. Leyes de los gases. Ecuacin delgas ideal. Ley de Dalton de las presiones parciales.Problemas aplicativos.

    203 224

    14

    Captulo XSolucionesDefinicin, componentes, tipos de unidades deconcentracin. Problemas de aplicacin desoluciones. Preparacin de soluciones. Valoracin yneutralizacin

    225 232

    15Problemas Diversos de EstequiometraRevisin de problemas de Estequiometra aplicandoconceptos de gases y soluciones.

    233 236

    16

    Captulo XIEl tomo de carbonoPropiedades. Introduccin de las funcionesorgnicas.

    237 244

    17Captulo XIIMetalurgia del hierroManufactura del acero

    245 250

    18Captulo XIIIIndustria del petrleo y Gas natural

    251 259

    19 Examen Final

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    CAPTULO I

    QUMICA, es una ciencia natural que estudia a la materia: su constitucin,sus propiedades, su comportamiento y leyes que la rigen.

    Al darle calor la naftalina se funde obtenindose un lquido claro,transparente y fluido, despus llega a evaporarse todo esto sin perder su

    olor caracterstico, si los vapores se enfran se vuelve a obtener naftalinaslida.

    Al darle calor, el azcar se funde tomando un color amarillo oscuro (olor acaramelo) que luego se torna marrn, desprendindose un humo blanco,posteriormente se siente un olor desagradable, el azcar se ha carbonizado.

    La naftalina y el azcar son compuestos orgnicos slidos y de similarapariencia, pero sus comportamientos por adicin de calor difierenbastante. La qumica nos explicar el por que de estas diferencias.

    1. MATERIAEs todo aquello que tiene inercia y ocupa un lugar en el espacio, unaporcin limitada de la materia se denomina cuerpo. La masa esuna cantidad de materia, muchas veces se confunde la masa con elpeso, la masa no vara con la ubicacin en cambio el peso s.

    PROPIEDADES DE LA MATERIAa) Propiedades Generales estn en funcin de la masa

    (propiedades extensivas) y son comunes de toda materia:o Extensin: propiedad de ocupar cierto espacio o volumeno Inercia: es la propiedad de mantener el estado de reposo o

    movimiento, siendo la fuerza la causa de un cambio en suestado

    o Dilatacin: es el aumento de las dimensiones de uncuerpo

    o Divisibilidad: la materia puede dividirse en fraccionespequeas sin perder sus propiedades

    o Porosidad: espacios intermoleculares

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    o

    Impenetrabilidad: un determinado lugar o espacio nopuede ser ocupado al mismo tiempo por cuerposdiferentes

    o Peso: Es la accin de la fuerza de la gravedad sobre lamasa de un cuerpo.

    W = m.gW : pesom : masag : velocidad de la gravedad

    En qumica, los cientficos por conveniencia, hacen uso delos trminos masa y/o peso indistintamente. Es decir:

    m = W (slo en qumica)

    b) Propiedades especficas o particulares. Propio de:

    Slidoso Dureza: resistencia a la ralladurao Tenacidad: resistencia a las rupturaso Maleabilidad: facilidad de formar lminas delgadas.o Ductibilidad: facilidad de formar hiloso Elasticidad: propiedad de recuperar su estado inicial

    cuando cesa la fuerza que lo deforma

    Gaseso Expansibilidad: propiedad de incrementar su volumen.o Comprensibilidad: propiedad de reducir su volumen

    Lquidoo

    Tensin superficial: es la formacin de una pelcula en lasuperficie del lquidoo Viscosidad: es la resistencia que un fluido presenta al

    desplazamiento

    Las propiedades de la materia tambin se puede clasificar en:

    o Propiedades fsicas: proporcionan las caractersticas de lamateria, mediante la observacin y la medicin como el color,

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    olor, densidad, punto de fusin, punto de ebullicin, dureza,lustre, maleabilidad, viscosidad, etc.o Propiedades qumicas: nos indican la tendencia de las

    sustancias para reaccionar y transformarse en otras comooxidarse, combustionar, inflamarse, estallar, enmohecerse.

    A las propiedades fsicas y qumicas se le denomina propiedadesintensivas (no depende de la cantidad de sustancia y se empleanpara identificar una sustancia).

    CLASIFICACIN DE LA MATERIA

    Materia

    MezclasSustancias

    Elementos Compuestos

    Metales Orgnicos

    Gases nobles

    No metales Inorgnicos

    Homogneas Heterognea

    Soluciones

    Metaloides

    o Sustancia: es la materia qumicamente homognea que estaconstituida por una sola clase de tomos o molculas, suspropiedades son constantes. Ejemplo: oxgeno, nitrgeno, cobre,cido sulfrico.

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    a) Elemento: es la sustancia que est constituida por tomosiguales (mnima porcin de la materia que presenta laspropiedades de los elementos). Ejemplo: plomo, hierro, sodio,etc.

    b) Compuesto: sustancia que est constituida por dos o mselementos que estn combinados en proporciones fijas.Ejemplo:

    H2SO4 : Acido sulfricoNaCl : Cloruro de sodioC2H5OH : AlcoholAl(OH)3 : Hidrxido de aluminio

    o Mezcla: cuando se unen dos o ms sustancias en diferentesproporciones, en la mezcla no hay reaccin qumica suspropiedades no sufren variaciones por lo cual pueden separarseutilizando medios fsicos.

    a) Mezcla homognea: cuando las sustancias forman una solafase (uniforme en toda su extensin) y las propiedades en

    cualquier punto son iguales. Ejemplo: Latn, acero, solucinazucarada, aire, etc.

    Tiempo

    H O2NaCl

    Solucin

    NaCl

    Cuando se mezclan en forma homognea dos lquidos se lesdenomina miscibles. Ejemplo: alcohol+agua

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    b) Mezcla heterognea: cuando las sustancias forman dos oms fases, sus propiedades sern de acuerdo a la fase en quesean tomadas. Ejemplo: leche de magnesia, agua turbia,pintura, sangre.

    Otros tipos de Mezclaso Coloides

    En los coloides, las partculas que los forman son mucho mayoresque el tamao de los tomos o de las molculas, pero demasiadopequeas para ser visibles. Su tamao est comprendido entre10-7cm y 10-3cm y existen dbiles fuerzas de unin entre ellas.Los solesy los gelesson coloides.

    A mediados del siglo XIX, el ingles John Tyndall demostr que ladispersin de la luz en la atmsfera era causada por las partculasen suspensin en el aire. Este efecto se utiliza para diferenciar enel laboratorio una disolucin de una dispersin coloidal. Cuandoun rayo de luz que atraviesa un lquido con partculas ensuspensin invisibles al ojo, es dispersado, estamos en presenciade un coloide. Si el rayo de luz no experimenta ningunadispersin, el lquido es una disolucin o una sustancia pura.

    Clasificacin de las dispersiones coloidalesLas soluciones coloidales se clasifican de acuerdo con el estadode agregacin en que se presentan el soluto y el solvente y,corno los estados de la materia son tres, de sus posiblescombinaciones se podran obtener 9 tipos de solucionescoloidales. Si no fuera porque la novena posibilidad (de gas engas) es imposible de realizar por cuanto los gases no puedenexistir uno junto a otro sin mezclarse. Por ello los tipos dedispersiones coloidales son ocho y se resumen en el cuadro.

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    FASEDISPERSA FASEDISPERSANTE EJEMPLO

    Slido SlidoAleaciones, piedras preciosas

    coloreadas

    Slido LquidoSuspensiones de almidn,

    pinturas, tintaSlido Gas Humo

    Lquido Slido Jaleas, quesoLquido Lquido Emulsiones, mayonesaLquido Gas Nubes, niebla

    Gas Slido Lava, piedra pmezGas Lquido Espumas, nata batida

    Separacin de los componentes de una mezclaLos componentes de una mezcla pueden ser separados por diferentesmtodos, entre los cuales tenemos:

    o Filtracin:cuando se desea separar la parte slida de un lquido

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    o

    Destilacin: se usa para separar uno o ms componenteslquidos de una mezcla de lquidos miscibles.

    o Centrifugacin: es la separacin de un slido de un

    componente lquido, por la accin de la fuerza centrifuga.

    Centrifuga

    Diferencia entre mezcla y combinacinEn la mezcla no hay reaccin qumica, pero si en la combinacin,donde se forman nuevas sustancias. Los componentes iniciales deuna combinacin deben estar en proporciones fijas y determinadas

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    los cuales pierden sus propiedades al reordenarse y formar sustanciasdiferentes.

    DIVISIN DE LA MATERIA

    (a) (a) (b) (c) (d)

    Materia Cuerpo Partculas Molculas tomos PartculasSubatmicas

    La materia puede dividirse por medios:a) Mecnicos : trituracin, pulverizacinb) Fsicos: ebullicin, disolucinc) Qumicos : reacciones qumicasd) Nucleares : reacciones nucleares

    FENMENOS FSICO Y QUMICOFenmeno fsico: es cuando el material cambiasolamente su aspecto fsico, no existe cambios

    estructurales en la materia. Ejemplo: fusin delhielo.

    Fenmeno qumico: cuando la materia cambiasu constitucin interna. Ejemplo: combustinde la madera.

    ESTADO DE LA MATERIA

    El estado de la materia depende de la agregacin molecular,podemos considerar tres estados fundamentales: slido, lquido ygaseoso, debido a que las molculas desarrollan fuerzas decohesin y fuerzas de repulsin.

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    Slido Lquido Gaseoso Plasmtico

    Fuerzas de atraccin. Permiten la cohesin y el ordenamiento delas molculas.

    Fuerzas de repulsin. Permiten el distanciamiento de lasmolculas.

    Estado Slido. Las fuerzas de cohesinde sus molculas son mayores que lasfuerzas de repulsin, sus cuerpos soncompactos, presentan volumen yforma definida. Ejemplo: Hierro,

    aluminio, azcar.

    Estado lquido. Las fuerzas de cohesin sonsimilares a las fuerzas de dispersin,presentan un volumen definido, su forma esvariable (de acuerdo al recipiente que locontiene). Ejemplo: agua oxigenada.

    Estado gaseoso. Las fuerzas dedispersin son mayores que lasfuerzas de atraccin en lasmolculas de los gases, por lo tantono tienen volumen ni formadefinida. Ejemplo: aire, oxgeno.

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    Estado plasmtico. Adems de los estados de la materia citadas,existe el estado plasmtico, que es una mezcla de tomosionizados, electrones libres (T>10000C). Ejemplo: interior devolcanes, superficie del sol.

    CAMBIOS DE ESTADOS DE LA MATERIA

    Gas lquido : licuacin o licuefaccinVapor lquido : condensacin

    Los cuerpos pueden pasar de un estado a otro por la variacin dela temperatura y/o presin.

    2. ENERGAEnerga es la capacidad para realizar trabajo o transferir calor.Ejemplo: luz, calor, energa elctrica, energa mecnica, energaqumica.

    La energa se puede convertir de una forma en otra. Ejemplo:

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    a) LinternaCuando prendes una linterna la energa qumica de las baterasse convierte en energa elctrica luego en luz y en ligera energacalorfica.

    b) FotosntesisLas plantas absorben la energa solar, debido a ciertasreacciones esta energa se convierte en energa qumica quesirve para producir glucosa (azcar) a partir del dixido decarbono y agua.

    La energa no se crea ni se destruye solo se transforma en el

    transcurso de los procesos, esto es conocido como la Ley deconversin de la energa.

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    Conversin de materia en energaEinstein, en 1905 dedujo una relacin entre la materia y laenerga.E=mc2E=energam=masac=velocidad de la luz

    E=mc2 , E=E2-E1 (cambio de energia)m=m2-m1(cambio de masa)

    Esta relacin fue comprobada en las reacciones nucleares,donde cantidades pequeas de masa se convierte en cantidadesinmensas de energa, esta ecuacin relaciona la masa y laenerga, se puede afirmar que la masa y la energa del universopermanece constante. En las reacciones qumicas la conversinde masa en energa es infinitesimal.

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    3. CONCEPTOS FSICOS QUMICOS3.1 DENSIDAD.Es una relacin entre la masa y el volumen de uncuerpo, se representa por la letra griega Rho (), cuandodecimos que el plomo es pesado y el aluminio es ligero nosreferimos a la densidad de estos materiales.

    v

    m =

    : densidadm : masav : volumen

    La densidad de los slidos se expresa en g/cm3, la de loslquidos en g/mL y la densidad de gases se expresa en g/L.Debemos recordar que 1cm3=1mL

    EJEMPLOSe tiene una barra de plomo de forma cilndrica cuyo r=10cm y5m de longitud, si la densidad del material es 11,3 g/cm3. Cules el peso de la barra?

    L=5m

    =11,3 g/cm3

    Siv

    m = (1)

    Vtubo = AbhVtubo = r2xL

    Vtubo = 100cm2. 5m 1m

    100cm

    Vtubo = 15,7104cm3

    En la ecuacin (1):

    343

    cm1015,7cm

    g11,3m =

    M = 177,41104gRespuesta:: El peso de la barra es de 177,41104g

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    Para determinar la densidad existen diferentes mtodos entrelos cuales tenemos:

    o Mtodo de las pesadaso Uso del picnmetro, fig (a)o Uso del densmetro, fig (b)

    Fig. a.Fig. b.

    El densmetro nos permite conocer en forma directa elvalor de la densidad relativa de la solucin por simpleinmersin, el densmetro es de vidrio, se utilizan paramedir la densidad relativa de solucionesanticongelantes, el contenido de cido de las baterasde automvil, la cantidad de alcohol presente en elvino, el contenido de azcar del jarabe y los slidosdisueltos en la orina, etc.

    Fig. C

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    DENSIDAD DE VARIOS MATERIALES A TEMPERATURA AMBIENTESOLIDOS g/cm3 LIQUIDOS g/mL GASES g/lMagnesioAluminioHierroCobreOro

    1,742,707,868,96

    19,30

    GasolinaAlcohol etlicoAgua (4C)Acido clorhdricocido sulfrico

    0,670,791,001,151,84

    HidrgenoHelioNenAire (seco)Dixido decarbono

    0,0900,1770,9011,2901,960

    3.1.1 Densidad RelativaEs la relacin entre las densidades absolutas de dossustancias, no posee unidades.

    Densidad relativa de A con respecto a B: ABAB=A/B

    Si se trata de gases generalmente el compuesto dereferencia o comparacin es el aire: aire=1,29 g/L a0C y 1 atm.

    Si se trata de slidos y lquidos generalmente elcompuesto de referencia es el agua: agua=1 g/mL, a4C y 1 atm. En ambos casos se denomina gravedadespecfica.

    3.1.2 Densidad de una mezcla

    Masa: m1 Volumen: V1

    1 2

    1 2mezcla

    m m

    v v

    +=

    +

    Masa: m2 Volumen: V2

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    Ejemplo. Se tiene 2 litros de una solucin de NaOH, con unadensidad de 1,5 g/mL y se mezcla con 1,5 L de una solucinde NaOH, cuya densidad es 1,2 g/mL. Determinar la densidadde la mezcla final.

    Solucin NaOH (1)

    =1,5 g/mLV=2l=2000 mL

    V

    m 1=

    m1=V

    3000g2000mL

    mL

    1,5gm

    1

    ==

    Solucin NaOH (2)

    =1,2 g/mLV=1,5L =1500 mL

    Vm2

    =

    00g00mLmL

    1,2gm

    21815 ==

    1800gm2

    =

    Densidad de la mezcla:

    21

    21mezcla VV

    mm++=

    1,37g/mL3500mL

    4800g

    1500mL2000mL

    1800g3000g

    mezcla ==

    +

    +=

    Respuesta:: mezcla=1,37g/mL

    3.2 TEMPERATURAMide la intensidad del movimiento molecular.

    3.2.1 Escalasa) Escalas Relativas: Consideran como referencia el

    punto de ebullicin y solidificacin de unasustancia o mezcla.

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    QUMICA GENERAL

    27

    Escala Celsius o Centgrado: Toma comocompuesto de referencia el agua: punto deebullicin 100C y punto de solidificacin 0C

    Escala Fahrenheit:Toma como referencia el puntode congelamiento de una solucin amoniacal 0F.

    b) Escalas Absolutas: Son las que consideran al ceroabsoluto como punto de referencia, en el ceroabsoluto se considera que no existe movimientomolecular.

    Escala Kelvin: El punto de congelamiento del aguaes 273 K y el de ebullicin 373 K.

    Escala Ranking: El punto de congelamiento delagua es 492 R.

    Relacin de Escalas

    Escala

    Celsius

    Escala

    Fahrenheit

    Escala

    Kelvin

    Escala

    Ranking100C 212 F 373 K 672 R Punto de ebullicin H2O

    0C 32 F 273 K 492 RPunto de congelamiento

    agua

    -16,6C 0F 256,3K 460 RPunto de congelacin de

    sales amoniacales

    -273C -460 F 0 0 Cero absoluto

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    QUMICA GENERAL

    28

    De la tabla podemos observar que un cambio de 180Fes equivalente a un cambio de 100C, por lo cual:

    1,8C

    F=

    Conversin de temperatura:

    9

    492R

    5

    273K

    9

    32F

    5

    C =

    =

    =

    EJEMPLOLe informan que la temperatura del agua es 280K. En qu estado seencuentra el agua?

    Por teora sabemos que el agua congela a 273 K luego se encuentraen estado lquido (280K) por la relacin:

    7Ctenemosdespejando;5

    273K

    5

    C=

    =

    Sabemos que el agua congela a 0C, a 7C se encuentra en estadolquido.

    3.3 UNIDADES FSICAS DE CONCENTRACIN

    3.3.1 Porcentaje en pesoUna mezcla esta dada por la unin de sustancias, asumamosque esta integrada por las sustancias A, B y C

    100

    W

    W%W

    TOTAL

    A

    A

    =

    100W

    W%W

    TOTAL

    BB

    =

    100W

    W%W

    TOTAL

    CC

    =

    WT = WA + WB+ WC

    AWA

    C BWC WB

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    QUMICA GENERAL

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    El porcentaje en peso o masa de una sustancia (A, B y C)representa la relacin de su peso con respecto a la masa total.

    EJEMPLOSe tiene 300mL de una solucin de H2SO4al 60% en peso decido y densidad igual a 1,6 g/mL, si se le aade 500 mL deH2O. Determinar el % WH2SO4en la mezcla final.Solucin

    Solucin H2SO4V=300mL=1,6g/mL %WH2SO4=60%

    Comov

    m =

    msolucin H2SO4= V = 1,6g/mL 300mL = 480gmH2SO4=0,6(480g)=288g

    Se le aade 500 mL o 500g de H2O

    100m

    m%

    TOTAL

    H2SO4H2SO4

    =

    100980g288g100

    500g480g288g%

    H2SO4 =

    +=

    %38,29=H2SO4

    %

    Respuesta:: %WH2SO4=29,38%

    3.3.2 Porcentaje en volumenNos indica la relacin del volumen de una sustancia conrespecto al volumen total.

    100V

    V%V

    T

    AA

    =

    VA= volumen de uno de los componentes de la mezclaVT=volumen total de la mezcla

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    QUMICA GENERAL

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    4. UNIDADES FUNDAMENTALES DE MEDIDAEn 1960 la componencia internacional de pesos y medidasrecomiendan el uso del SI (Sistema Internacional de Medidas)constituidos por seis unidades fundamentales y tres unidadessuplementarias.

    A) UNIDADES FUNDAMENTALES

    Cantidad fisica Nombre de unidad Smbolo de unidadLongitudMasaTiempoCorriente elctricaTemperaturaIntensidad luminosa

    MetroKilogramoSegundoAmperioKelvinCandela

    mKgsAKcd

    En cualquier sistema (M.K.S.) o (c.g.s.) las unidades bsicasson: metro (m), kilogramo (kg) y segundo (s)

    B) UNIDADES SUPLEMENTARIAS

    Cantidad fsica Nombre de la unidad Smbolo de la unidadAngulo planoAngulo slidoCantidad de sustancia

    RadianEstereo radianMol

    rdsr

    mol

    C) Comparacin del Sistema Mtrico con el SistemaInternacional (SI):

    Cantidad fisica Sistema mtrico SI

    MasaLongitudVolumenPresinEnergaTemperatura

    Gramo (g)Metro (m)Litro (L)Atmsfera (atm)Caloria (cal)Celsius (C)

    Kilogramo (Kg)Metro (m)Metro cbico (m3)Pascal (Pa)Joule (J)Kelvin (K)

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    PREFIJOS NUMRICOS APROBADOS

    Prefijo Smbolo Expresinexponencial

    Equivalente decimal

    TeraGigaMegaKiloHectoDeca

    TGMKhda

    1012109106103102101

    1 000 000 000000

    1 000 000 00001 000 000

    1 000100

    10

    DeciCentiMiliMicroNanoPicoFemtoAtto

    dcmnpfa

    10010-110-210-310-610-910-1210-1510-18

    10,10,010, 0010, 000 0010, 000 000 0010, 000 000 000 0010, 000 000 000 000 0010, 000 000 000 000 000 001

    UNIDADES METRICAS DE LONGITUD COMUNES

    Unidad SmboloEquivalente en

    metrosExpresin

    exponencialKilmetroMetroDecmetroCentmetroMilmetro

    MicrometroNanometro

    Kmmdmcmmm

    mnm

    103m100m10-1m10-2m10-3m

    10-6m10-9m

    1000 m1 m0,1 m0,01 m0,001 m

    0,000 0010, 000 000 001

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    PROBLEMAS RESUELTOS1. En una probeta que contiene 20mL de H2O, se coloca una cadena deoro, cuyo peso es 47 gramos, si la oro=19,3 g/cm3. Determinar elvolumen del agua en la probeta despus de colocar la cadena.Solucin:El volumen alcanzado por el agua despus de colocar la cadena: Vf

    Vf = Vinicial + Vcadena (1)

    (a)

    Vinicial=20 mL (a)Vcadena=V

    mV

    V

    m ==

    344,2 cm==319,3g/cm

    47gV (b)

    (b)

    (a) y (b) en (1): Vf=20mL + 2,44 mL = 22,44 mLRespuesta::El volumen alcanzado ser: 22,44 mL

    2. Se tiene 3 litros a una solucin de HCl al 30% en peso de HCl y=1,15 g/mL, si se requiere tener una solucin que contenga 24%de HCl. Determinar: El volumen de agua aadida.

    De la solucin HCl:Vm ==

    V

    m

    msolHCl=V

    msolHCl= 3l1L

    1000mL

    mL

    g1,15

    msolHCl=3450g

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    msol

    = 1200gmsal = 0,25(1200g)msal = 300gmH2O = 1200 300 = 900g

    Respuesta:: a) la masa de sal es 300g; b) la masa de agua es 900g

    7. Se tiene 100 cubos de cobre cuyos lados tienen 3cm de arista, si ladensidad del cobre Cu=8,96g/cm3. Determinar la masa en kg de los100 cubos.

    Solucin:

    cuboCucobrecuboCu

    VmV

    m == (1)

    Vcubo= I3= 333 cm3= 27 cm3

    En (1): 241,92g27cmcm

    g8.96m 3

    3cobrecubo

    ==

    La masa de 100 cubos es:

    24192gcubos100cubo1

    241,92g=

    Respuesta:: La masa de 100 cubos 24,192kg

    8. Se tiene una cisterna de agua (400 m3) que debe ser clorinada para suuso domstico se debe asegurar que contenga 1.0 ppm de hipocloritode sodio. Qu volumen (L) de hipoclorito de sodio (NaOCl) se debeutilizar? Si la densidad del hipoclorito de sodio es: 1,10g/mL y se

    encuentra al 10% en peso de NaOCl.

    Solucin:

    OHdem

    NaOClde1g

    L

    mg11ppm

    23

    ==

    Si se tiene 400 m3de agua

    NaOClde400gOH400mOHdem

    NaClde1g2

    3

    23

    =

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    En la solucin de hipoclorito de sodio (10%)solucin4000gNaOCl400g

    NaCl100g

    NaCOlsolucin1000g=

    3636mL1,10g/mL

    4000g

    NaOClsolucin

    mV

    V

    m

    NaOClsolucin ==

    ==

    Respuesta:: Se requerir 3636 mL 3,64L de NaOCl

    9. Un galn (1 gln=3,785 L) de leche fresca pesa 3906 gramos, la grasacontenida en la leche es 4%V y una relativa de 0,865. Calcular ladensidad de la leche desnatada.

    Solucin:VLECHE= 1 galn = 3,785 lVgrasa= 0,04(3,785 l) = 0,154 l = 151,4 mLVleche sin grasa = 3,785 l 0,1514 l = 3,6336 l = 3633,6 mLmgrasa= ?

    La relativa es 0,865 como laOH2

    (sustancia de referencia) es 1

    g/mL por lo cual:

    1g/mL

    0,865 grasa

    H2O

    grasagrasa/agua

    ==

    grasa= 0,865g/mLmgrasa = grasaVgrasa= 0,865g/mL 151,4 mLmasa grasa= 130,96g

    mLeche sin grasa= 3906g 130,96g = 3775,04g

    1,0393633,6mL

    3775,04g

    v

    m

    grasasinleche

    grasasinleche

    grasasinleche === g/mL

    Respuesta:: La densidad de la leche desnatada es 1,039 g/mL

    10. El mtodo ms fcil para separar convenientemente una mezcla deaceite y vinagre es:a) Por absorcinb) Por filtracinc) Por sublimacind) Por decantacine) Por disolucin

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    QUMICA GENERAL

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    Solucin: Como el aceite y el vinagre son sustancias inmiscibles entres, el mtodo ms conveniente para separa una mezcla de ellos es pordecantacin (d)

    11. La sublimacin es una propiedad que caracteriza a pocas sustanciasorgnicas Cul de las sustancias que vienen a continuacin, la posee?a) Acetona b) Alcohol c) Naftalina d) Kerosene

    Solucin: La sublimacin es un proceso de cambio de estado, deslido a gas, el naftaleno es un slido blanco (usado como bolitas denaftalina) que se sublima a condiciones ambientales. (c)

    12. Una sustancia qumica es la materiaa) Formada por una sola clase de tomosb) Gaseosac) Lquida, que con el agua de mar, contiene varias sales disueltas.d) Formada por una sola clase de molculas.e) De alto peso molecular.

    Solucin: Una sustancia qumica o una especia qumica es materiahomognea en cuya composicin hay una misma clase de tomos y

    una misma clase de molculas. (a) y (d)

    13. Diga que expresin es incorrecta.a) Energa cintica es la energa de un cuerpo que se mueveb) Materia es toda aquella que posee masac) La teora atmica se debe a Daltond) Istopo es el elemento que tiene el mismo nmero atmico y la

    misma masa.e) La temperatura mide la intensidad calorfica.

    Solucin: Los istopos son tomos de un mismo elemento condistinto nmero de neutrones. Presenta igual nmero atmico, perodiferente nmero de masa. (d)

    14. Se tiene 300 mL de una solucin de H2SO4al 60% en peso de cido ydensidad igual a 1,6g/mL, si se le aade 500 mL de H2O. Determinarel %

    42SOHW en la mezcla final.

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    QUMICA GENERAL

    39

    150 = 50 + 2 VL

    VL= 50 mL

    Calculamos la masa totalmtotal= mr+ mA+ mB+ maguad = m/Vm = d x vmtotal= 500 g+50 mL x 0,5 g/mL+50 mL x 0,8 g/mL+50 g = 615 g

    Respuesta:mtotal= 615 g

    16. El volumen de un recipiente es 35 mL, si se le llena de agua tiene unamasa de 265g y se le llena con otro lquido X tiene una masa de 300g. Determinar la densidad del lquido X.

    Solucin:

    rrecipienteVmLV == 35

    g265mm OHr 2 =+

    g265g35mr =+ g230mr=

    Cuando se llena con lquido Xg300mm rx =+

    g70g230g300mx ==

    mLgmL

    g

    x/2

    35

    70==

    Respuesta:La densidad del lquido X es 2g/mL

    17. Calcular la densidad de una mezcla formada por 3 volmenes de aguapor cada dos volmenes de alcohol (d = 0,75 g/mL) (d= densidad)

    Solucin:Se sabe dagua = 1g/mL Vagua = 3K

    dalcohol= 0,75 g/mL Valcohol= 2KSi d = m/V

    m = d x V

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    QUMICA GENERAL

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    Reemplazando en:dm =

    alcoholagua

    alcoholagua

    VV

    mm

    +

    + dm = densidad de la mezcla

    alcoholagua

    alcoholalcoholaguaagua

    VV

    dVdVdm

    +

    +=

    K2K3

    )75.0(.K2)1(.K3md

    ++

    =

    Respuesta: La densidad de la mezcla es0,9 g/mL

    18. A una mezcla de dos lquidos cuya densidad es 1,8 g/mL se le agrega600 g de agua y de la densidad de la mezcla resultante es de 1,2g/mL. Cul es la masa de mezcla inicial?

    Solucin:

    Inicialmente 1,8 g/mL =m

    v1

    1

    ,8,11

    1

    mV =

    Como 600 g de H2O ocupan 600 mL de H2O, al ser agregados a lamezcla inicial:

    1,2 g/mL =m

    V

    +

    +1

    1

    600

    600

    m,

    m

    ,

    +=

    +

    1

    1

    6001 2

    6001 8

    m g=1

    360

    Respuesta:La masa de la mezcla inicial es 360g

    19. En una mezcla constituida por agua y un lquido X, el primerorepresenta el 75% del volumen y el 2do representa el 50% de lamasa. Hallar la densidad del lquido X.

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    QUMICA GENERAL

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    Solucin: g75mcc75VO2HO2H

    ==

    Asumiendo: VT= 100 ccVx= 25 cc

    Entonces: mx= 75g (ambos presentan igual % en masa)

    33

    x

    xx

    cm/g3cm25

    g75

    V

    mD ===

    Respuesta: Dx= 3g/cm3

    20. El volumen de una masa de agua es 20 mL al aadir 100g deperdigones de bronce, el volumen resulta 32,6 mL. Determinar ladensidad del bronce en lb/pie3.

    Solucin:El volumen de los perdigones es el aumento de volumen.Vbronce= 32,6 20Vbronce= 12,6 mLEntonces:

    dbronce=mLg

    Vw

    bronce

    bronce

    6,12100=

    dbronce= 7,94 g/mLpero en lb/pie3se compara con el agua

    g lb , mL lbd , ,

    mL g pie pie

    = =

    3

    3 3

    1 28 3 107 94 495 9

    454 1

    Respuesta:La densidad del bronce es 495,9 lb/pie3

    21. La materia se presenta en la naturaleza bajo la forma de sustanciaspuras y de mezclas. La diferencia entre ellas radica en que:a) Las sustancia puras tienen composicin definidab) Las mezclas son siempre homogneasc) Las nicas sustancias puras son los gases noblesd) Las sustancias puras solo pueden formar una sola fasee) Las mezclas son siempre heterogneas

    Respuesta: a y d

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    QUMICA GENERAL

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    22. Indique cual de los siguientes procesos corresponden a un cambiofsico o qumicoI. Agregar azucar a un vaso con aguaII. Disolver una tableta efervescente en aguaIII. Encender una estufa elctricaIV. Encender una estufa a gas licuadoV. Congelar aguaVI. Oxidacin del hierro

    Respuesta: Fsicos; I, III, V. Qumicos; II, IV y VI.

    23. Cual de los siguientes sistemas corresponde a una mezcla de tipoheterognea?I. alcohol ms aguaII. agua con azucarIII. agua con azucar y hieloIV. agua con sal y hielo

    Respuesta: III y IV.

    24. Indique cuantas fases y componentes tiene el sistema formado por:I. Alcohol, arena, agua y hielo

    II. Agua, hielo y vapor de aguaIII. Agua, sal, azucar y alcoholIV. Vinagre, alcohol y aguaV. Aceite, arena, aguaRespuesta:I: 3F y 3C, II:3F y 1C, III:1F y 4C, IV:1F y 3C, V:3F y 3C

    25. De los sistemas anteriormente mencionados, indique cual(es) de elloses(son) homogneos y cual(es) de ellos son heterogneos.

    Respuesta: I: Heterog; II: Heterog; III: Homog;

    IV: Homog; V: Heterog.26. Cul ser la masa de los productos de la reaccin si 0,2 g de uranio -

    235 sufren una fusin nuclear y producen 1,5 x 1019ergios de energiaradiante liberando energia trmica?SolucinDe la ecuacin de EinsteinE= mc2

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    QUMICA GENERAL

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    b) Gasolina que se evitara quemar en galones:(galones):

    PROBLEMAS PROPUESTOS

    1. Cul de las siguientes proposiciones describe un cambio fsico y cualun cambio qumico?a. Se forman cubos de hielob. Leche fuera del refrigerador por 12 horasc. El grass (jardn) crece y se hace ms espeso porque ha sido

    regado y fertilizadod. Un csped (jardn) que ha crecido demasiado se recorta con una

    podadora

    2. Clasificar las siguientes proposiciones como propiedad fsica, cambiofsico, propiedad qumica o cambio qumico:a. Un escultor cincela una estatua de mrmol

    b. El mrmol se rompe con un martilloc. El mrmol reacciona con un cido con la formacin de burbujas

    de dixido de carbonod. La lluvia cida desgasta poco a poco una estatua de mrmol

    3. Es heterognea u homognea una solucin de sal? Describe unmedio fsico para separar estas dos sustancias.

    4. Es heterognea u homognea una mezcla de sal y arena? Describe unmedio fsico para separar estos dos materiales.

    5. Un trozo irregular de metal con una masa de 240,8g se coloc en unaprobeta con 24 mL de agua, el volumen se incremento a 57 mLa. Densidad del metalb. De cul metal podra tratarse?

    6. Ordenar estas temperaturas en forma creciente: 0K, 30C, 20F y180R.

    11 kcal galon2,15 x 10 x x bombas , galonesbomba x Kcal

    = 74

    110 7 16 10

    3 10

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    QUMICA GENERAL

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    7. Sealar: Fenmeno Qumico: (Q) Fenmeno Fsico: (F)a) Filtracin ( )b) Oxidacin ( )c) Evaporacin ( )d) Combustin gas ( )e) Corrosin ( )f) Fotosntesis ( )

    g) Fermentacin ( )h) Ebullicin ( )i) Destilacin ( )j) Putrefaccin ( )k) Respiracin ( )l) Volatilidad de la acetona( )

    8. Indicar el tipo de mezcla: Homognea (Ho) Heterognea (He)a) Solucin salina ( )b) Thinner ( )c) Mentholatum ( )d) Agua-mercurio ( )

    e) Bronce ( )f) Aire ( )g) Leche ( )

    9. Sealar: Mezcla (M) Sustancia (S)a) Aire ( )b) Salmuera ( )c) Bebida gaseosa ( )d) Acido muritico ( )e) Acido clorhdrico( )f) Cloruro de sodio ( )

    g) Vinagre ( )h) Formol ( )i) Thinner ( )j) Limpia vidrio ( )k) Sodio ( )l) Polvo de hornear ( )

    10. Identifique la materia: Mezcla (m) Compuesto (c) Elemento (e)a) Agua potable ( )b) Agua destilada ( )c) Sal de cocina ( )d) Cobre ( )e) Diamante ( )f) Cloruro de sodio ( )

    g) Cerveza ( )h) rnica ( )i) Alcohol 95% ( )j) Acido ctrico ( )k) Petrleo ( )l) Leche ( )

    11. Identificar: Propiedades Fsicas (F) Propiedades Qumicas (Q)

    a) Maleabilidad ( )b) Comprensibilidad ( )c) Oxidacin ( )d) Solidificacin ( )

    e) Broncearse la piel ( )f) Elongacin ( )g) Solubilidad ( )h) Combustin ( )

    12. Se tiene una tonelada de un mineral que contiene: 49% de carbonode calcio (CaCO3), 30% de carbonato de magnesio (MgCO3) y el restoescoria, determinar la masa del CaCO3y Mg CO3y escoria.

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    1885 J.J. Balmer: Propone una ecuacin matemtica para calcular la

    longitud de onda de las lneas del espectro electro magntico. 1886 E. Goldstein: Realiza experimentos con el tubo de Crookes

    modificado, y observa los rayos canales (partculas positivas). 1895Wilhelm Roentgen: Descubre los rayos X 1896 Antoine Becquerel: Descubrio la radioactividad natural. 1897 J.J. Thomson: Demuestra que los rayos catdicos son partculas

    con carga negativa (electrones) y halla la relacin de la masa y carga delelectrn.

    1898Marie Curie y su esposo: Descubren elementos radiactivos comoel polonio y radio.

    1900 Max Planck: Propone su TEORA CUNTICA, en la que indicaque un tomo excitado emite luz por medio deunidades discretas llamadas cuantos.

    1904 Thomson: Propone el modelo atmico Pudnde pasas, los electrones (pasas) se encuentraninmerso en una masa de carga positiva (pudin).

    1905 Albert Einstein: Propone una ecuacin querelaciona la masa y energa. Defini que un rayo deluz es una constante de partculas (fotn).

    1909R. Millikan: Determin la carga del electrn (1,60 x 10 -19C) por

    medio de su experimento de la gota de aceite.

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    Protones:Son partculas de carga elctrica positiva.Masa del protn = 1,676 x 10-24g = 1 uma

    Neutrones:Son partculas neutras.Masa del neutron = 1,676 x 10 -24g

    2. Electrones:Alrededor del ncleo giran los electrones que son partculas con carganegativa. Las orbitas donde se ubican los electrones se denominanorbitasMasa del electrn = 9,11 x 10-28g

    PARTICULA SIMBOLO MASA (g) CARGA(C) LOCALIZACION

    Protn p+ 1,676 x 10-24 1,6 x 10-19 NcleoNeutrn N 1,676 x 10-24 0 Ncleo

    Electrn e

    -

    9,11 x 10-24 -1,6 x 10-19

    Alrededor del

    ncleo

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    Esta banda de colores se denomina espectro visible.

    Color Violeta Indigo Azul Verde Amarillo Naranja RojoRango(A)

    3950a

    4200

    4200a

    4550

    4550a

    4900

    4900a

    5150

    5150a

    5900

    5900a

    6500

    6500a

    7500

    El espectro visible es solo una pequea parte del espectro electromagnticototal.

    El conjunto de todas las ondas electromagnticas constituye el espectro

    electromagntico, parte de lo cual podemos observar en la tabla que semuestra.

    Ondas electromagnticasOnda: perturbacin que transporta energa, algunas requieren un medioadecuado para poder propagarse, toda onda al propagarse ocasiona unmovimiento vibratorio.

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    Las ondas tienen los siguientes componentes- Longitud de onda ()es la distancia entre dos nodos alternados o la

    distancia entre dos crestas continuas, su unidad es A cm.- Frecuencia (f)nos indica el nmero de longitudes de onda que pasan

    por un punto en un determinado tiempo.

    f1

    = =nmerodelongitud deonda

    Hertztiempo s

    - Velocidad (C), la velocidad de la onda electromagntica se obtienepor:

    C= f

    Se asume que en el vaco las ondas electromagnticas tienen unavelocidad igual a la velocidad de la luz.

    C= 3x1010cm/s

    - Amplitud (A),alteracin mxima de la onda respecto al eje horizontal,unidad de longitud: cm.

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    h: constante de planck: 6,63 x 10-27Erg. S (1erg = g.cm2/s2)

    6,63 x 10-34J.s. (1Joule= Kg.m2/s2)

    MODELO ATOMICO DE BOHRBohr, postulo un modelo sencillo del tomo de hidrgeno. El tomo de hidrgeno tiene un ncleo y electrones que se mueven a su

    alrededor en orbitas circulares. Las orbitas circulares deben cumplir con la condicin de

    2

    0,529nn

    rZ

    =

    n: Nivel

    r: Radio en Z: Nmero atmico

    En un estado excitado los electrones pueden ascender a un nivelsuperior absorbiendo energa o descender a un nivel menor liberandoenerga.

    E= h= E2-E1=

    22

    11

    fi

    Hnn

    R

    RH= 2,18 x 10-18J

    HIPTESIS DE BROGLIEEs conocida como el principio Dual de la materia, propone que unapartcula de masa m y velocidad V puede tener un movimiento ondulatorioo con una determinada longitud de onda.

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    Uno de los aspectos particulares del efecto fotoelctrico que mayorconfusin cre fue el que la distribucin de la energa en los electronesemitidos es independiente de la intensidad de la luz.

    Un haz de luz intenso da lugar a ms fotoelectrones que uno dbil, pero laenerga media de los electrones es la misma.

    Estas observaciones no se pueden entender en el marco de la teoraelectromagntica de la luz.

    Igualmente extrao es que la energa de los fotoelectrones dependa de lafrecuencia de la luz empleada.

    A frecuencias por debajo de cierta frecuencia crtica caracteristica de cadametal, no se emite ningn fotoelectrn.

    Por encima de este umbral de frecuencia, los fotoelectrones tienen un

    mrgen de energa que va de 0 a un determinado valor mximo.

    Este valor mximo aumenta linealmente con la frecuencia.)(

    0ffhEc

    mx =

    Donde f0 es el umbral de frecuencia por debajo del cual no hayfotoemisin.

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    TEORA ATMICA MODERNAErwin Schrodinger (1926) basndose en los conceptos de Broglie yHeisemberg propuso una ecuacin diferencial con derivadas parcialesllamados Ecuacin de onda

    La funcin de onda proporciona informacin respecto a la ubicacin delelectrn en el espacio cuando se encuentra en un determinado estado deenerga.

    En la resolucin de esta ecuacin se obtuvieron inicialmente tres nmeroscunticos n, l, m pero fue necesario un cuarto nmero cuntico: s,entonces:

    = f (n, m, l, s)

    NMEROS CUNTICOSa) Nmero cuntico principal (n):

    Nos indica el nivel energtico principal del electrn, toma valoresenteros y positivos, determina el tamao de la nube, cuanto mayor sea

    el valor de n, ms lejano estar el electrn del nivel del ncleo.

    Nmero cuntico principal:n = 1 2 3 4 5 6 n = K L M N O P

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    b) Nmero cuntico secundario o azimutal (l)Nos determina la forma de los orbitales donde selocaliza el electrn, nos indica la ubicacin delelectrn en un determinado subnivel de energa,cada valor de l esta relacionado con un subnivelde energa.Valores de l

    l= s p d f .l= 0 1 2 3 .

    l Forma Orbitales Nro e-max.s Esfrica 1 ( _ ) 2p Lobular 3 ( _ _ _ ) 6d Trbol 5 ( _ _ _ _ _ ) 10f Compleja 7 ( _ _ _ _ _ _ _ ) 14

    Subnivel s

    Subnivel p

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    d) Nmero cuntico de giro o spin (s)Es el giro del electrn sobre su propio eje y laorientacin del campo magntico que esteproduce, toma dos valores:

    ENERGIA RELATIVA DE UN ORBITAL (Er)Se determina por la suma de los nmeros cunticos principal y secundario

    Er= n+l

    n= 1 l= 0 Er= 1n= 2 l= 0 Er= 2

    l= 1 Er= 3

    CONFIGURACIN ELECTRNICAEs la forma en que los electrones estn ordenados o distribuidos en eltomo.

    Notacin electrnica: nlxn: nivel

    l: subnivelx: nmero de electrn

    PRINCIPIO DE EXCLUSIN DE PAULIEn un tomo determinado dos de sus electrones no pueden tener el mismoconjunto de nmeros cunticos.

    e1- e2-n 3 3l 2 2m 1 1

    s -1/2 +1/2REGLA DE HUNDEstablece que todos los orbitales de un subnivel dado deben estar ocupadosprimero por electrones desapareados y luego se completar con el segundo.Ejem.

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    7N 1s2 2s2 2p3

    1s 2s 2px 2py 2pz

    PRINCIPIO AUFBAU DE CONSTRUCCINEstablece que en todo tomo los electrones se encuentran ubicados siempreen niveles de menor a mayor energa.

    Nivel : n Sub nivel: l Er= n+l

    1 0 (s) 12

    0 (s)1 (p)

    23

    30 (s)1 (p)2 (d)

    345

    4

    0 (s)1 (p)2 (d)3 (f)

    4567

    Ordenando de acuerdo al orden creciente de sus energas: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2,3p6, 4s2, 3d10, 4p6

    Para cada tomo la distribucin se realiza hasta llegar al nmero deelectrones que posee.

    FORMA PRCTICA DE DISTRIBUCIN

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    pz px

    s

    py

    xA1

    Z n1 xA2

    Z n2 xA3

    Z n3

    Configuracin simplificada

    Se trata de sustituir una parte de la C.E. por el smbolo de un gas noble.2He 10Ne 18Ar 36Kr 54Xn 86Rn

    20Ca: 1s22s22p63s24s2[Ar] : 1s22s22p63s220Ca: [Ar] 4s2(configuracin electrnica simplificada)

    Representacin Lewis- Los electrones de valencia se representan por (.) (x)- El smbolo del elemento

    Ejem.

    7N: 1s22s22p3electrones devalencia: 5

    PROBLEMAS RESUELTOS

    1. Se tiene un elemento con 3 istopos cuyos nmeros de masa suman96 y sus neutrones guardan una progresin aritmtica cuya razn es 3y suma 36a) Determinar el nmero atmico de los isbarosb) Determinar el nmero msico de cada istopo

    a) Sean los istopos:Datos:A1+ A2+ A3= 96 (1)

    n1+n2+n3= 36 (2)n2 =n1+3 (3)n3=n1+3+3=n1+6 (4)

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    a) Determinacin del nmero tomico: Z

    Por (1) : A1 + A2 + A3 = 96, Sabemos que : A = Z + nZ+n1+Z+n2 + Z+n3= 363Z + n1+n2+n3 = 96,

    3Z + 36 =96 Resolviendo Z= 20Respuesta: el nmero atmico es 20

    b) Nmero msico de cada istopo: A= Z+nReemplazando en (3), (4) y en (2)n1+n1+3+n1+6= 36

    3n1+9=363n1= 27Resolviendo n1= 9, n2= 12 y n3=15A1= 20+9 = 29A2= 20+12= 32A3= 20+15= 35

    Respuesta: los nmeros de masa son 29, 32 Y 35

    2. La diferencia de los nmeros atmicos de 2 isbaros es 24, si susneutrones suman 40, hallar el nmero de neutrones del tomo quetenga menor valor de nmero atmico.

    1 21 2A A

    Z n Z nY Z2 - Z1= 24 . (1), n1+n2= 40 . (2)

    Sabemos De (1)A= Z + n Z2 - Z1= 24Z= A-n A-n2 (A-n1) = 24

    A-n2A+n1 = 24n1-n2= 24 . (3)

    De (2) y (3)

    n1+n2= 40 Resolviendo: n2= 8n1 - n2 = 24 n1= 32

    Respuesta:El que tiene menor nmero atmico es el tomo cuyo n=32

    3. La suma de los nmeros atmicos de 2 isotonos es 18 y la diferenciade sus masas atmicas es 6, hallar sus nmeros atmicos.

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    5. De la grfica

    Calcular la velocidad de B(VB), si la masa de A es 30 g yla de B es 34 g, si lavelocidad de A (VA) es 48cm/s.

    De la grfica

    6A= 4B+1

    4B

    6A= 174

    B

    17

    24A

    B

    = (1)

    Por el principio dual de la materia

    A

    A

    h

    mV = h= AmA VA AmAVA = BmBVB

    B

    B

    h

    mV

    = h= BmBVB VB = A n A

    B B

    m V

    m

    . (2)

    (1) en (2):17(30 )48

    30 /24(34 )B

    g cmsV cm s

    g= =

    Respuesta:La velocidad de B es 30 cm/s

    6. Determinar el # de subniveles y orbitales llenos que posee un tomocuyo nmero atmico es 36.Z= 36C.E. = 1s22s22p63s23p64s23d104p6

    Subniveles: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6(1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) : 8

    orbitales: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6(1) (1) (3) (1) (3) (1) (5) (3) :18

    Respuesta: El nmero de subniveles es 8 y el nmero de orbitales es 18

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    9. Hallar el nmero de masa de un tomo que posee 51 neutrones y que

    solamente tiene 4e-en la quinta capa.Nmero masa: A= Z+n (1)Como sabemos Z= #e-= #p+,,,,. (2)

    Si el tomo tiene 4e-en la quinta capa:

    1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p24 e- en la quinta capa

    Entonces #e-= 50 por la ecuacin (2)

    Z = 50 A = Z+nA = 50+51A = 101

    Respuesta:El nmero de masa es 101

    10. El X+2y 13W-2son isoelectrnicos, sobre el tomo X determinar:a) Configuracin electrnicab) Nmeros cunticos del ltimo e- de la configuracin electrnicac) Representacin LEWIS

    El tomo 13W-2: Carga = #p+- #e--2 = 13 - #e-#e-= 15

    Si X-2es isoelectrnico con 13W-2X+2tiene 15e-Carga = #p+- #e-+2 = #p+-15#p+ = 17

    RESPUESTAS:Como el tomo x tiene 17 e -(por ser neutro)

    a. 1s22s22p63s23p5

    b. Nmeros cunticos 3p5n=3 m= 0l= 1 s= -1/2

    c. Representacin Lewis

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    11. Un equipo de disk compact funciona con una radiacin de de 2500A. Si el equipo es de 1000 watts (J/s) de potencia y se ha utilizado3x1024 fotones para la lectura del C.D. Qu tiempo demor lalectura.

    Energia

    Tiempo

    JPotencia

    S=

    energiat

    potencia= (1)

    Para el clculo de la Energa de un fotn

    chE=

    E34 10 1

    8

    6,63 10 . . 3 10

    102500

    1

    x J s x x cms

    A cm

    =

    simplificando

    E= 0,7956 x 10-18J (de un foton)

    Como se han utilizado 3x1024fotones180,7956 10

    1

    JE

    foton

    = x 3x1024fotones

    E= 2,3868 x 106J

    Reemplazando en la Ec. (1)62,3868 10

    1000 /

    =

    Jt

    J s= 2386 seg 39 m, 46 s

    Respuesta:El tiempo necesario ser 39 minutos

    12. Una partcula cuya masa es 12,3 g se desplaza segn figura:

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    80

    1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

    Sumando sus electrones se tiene Z = 18

    Respuesta:El nmero atmico es 18

    26. Indique cual de los siguientes tomos tiene el mayor nmero deelectrones desapareados o celibatarios:

    I. P (Z=15) : [Ne] 3s2 3p3II. Ni (Z=28) : [Ar] 4s2 3d8III. K (Z=19) : [Ar] 4s1

    IV. Fe (Z=26) : [Ar] 4s2

    3d6

    V. Cl (Z=17) : [Ne] 3s23p5VI. Mo (Z=42) : [Kr] 5s24d4VII. Mn (Z=25) : [Ar] 4s23d5

    Respuesta:El Mo: [Kr] 5s24d4 [Kr] 5s14d5 (6 electronescelibatarios)

    27. El nmero atmico (Z) de un elemento indica el nmero de protonesy el nmero msico (A) indica la suma de protones y neutrones que seencuentran en un ncleo de un tomo. En general, un elemento X serepresenta como: n

    A

    ZX

    De acuerdo a esto, indique cuantos protones, neutrones y electronestienen los siguientes elementos:

    2813Al S

    3216 Cu

    6429 U

    23592 Br

    8035

    Respuesta: Al (13 p, 15 n y 13 e-); S(16 p, 16 n y 16 e-); Cu(29 p,35 n y 29 e-); U(92 p, 143 n y 92 e-); Br(35 p, 45 n y 35 e-)

    28. Cul de los siguientes elementos tiene 4 neutrones ms que elelemento Li73 ?

    I. B115 II. N147 III. O

    168 IV. F

    199 V. Al

    2613

    Respuesta:El Li73 tiene 4 n. El O168 tiene 8 n (4 ms que el Li)

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    QUMICA GENERAL

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    29. Cul de los siguientes smbolos representa a la partcula que contiene

    24 protones, 26 neutrones y 22 electrones?I. { X2624 }

    2+

    II. { X5024 }2+

    III. { X5026 }2+

    IV. { X5022 }2-

    Respuesta:El { X5024 }2+tiene 24p, 26 n y 22 e.

    30. La diferencia de los cuadrados del nmero de masa y nmero atmicode un tomo es 420; si tiene 6 neutrones. Determinar el # deelectrones del in que tiene carga -1.Solucin:A2-Z2= 420(A+z) (A-z) = 420(z+n + z) (z+n-z) = 420(n+2z) (n) = 420(6 + 2z) (6) = 4206 + 2z = 70

    2z = 64z = 32

    Cuando el tomo es neutro:El nmero de electrones = # p+= 32Carga = #p+- #e--1 = 32 - # e-#e-= 33

    Respuesta:El ion tiene 33 e-

    31. Considere tres tomos que contienen la siguiente relacin departculas fundamentales:

    X : 14 p+, 15 n y 14 e-Y : 14 p+, 16 n y 14 e-Z : 15 p+, 14 n y 15 e-

    De acuerdo a esto, indique cual aseveracin es(son) correcta(s)

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    Respuesta:

    a) El color de la llama es verdeb) La longitud de onda es 507nm

    38. Una conocida emisora comercial de radio FM opera con unafrecuencia de 100 MHz. Calcule la longitud de onda y energa parauna onda de radio de esta emisora.Solucion:E=hf

    E = 6,63x10-34j.s x 100 MHz x (106Hz / 1 MHz)E = 6,63x10-26j

    C= Hz = 1 / s=C/f = (3x108m/s) / 1x108Hz) = 3 m

    Respuesta: La longitud de onda es 3m y la energa es 6,6310-26J

    39. Calcular la diferencia de potencial que se requiere aplicar en un tubode rayos X para que se emitan radiaciones de longitud de onda de 1 (amstrong)Solucion:E = eV = h f

    Donde: eV = electrn voltioeV = hC / V(voltaje) = hC / e V =( 6,63x10-34j.s)(3x108m/s) / 1,6x10-19Cx1 x (1x 10-10m / 1)1Joule = C x V (coulombxvoltio)V = 12431,25 voltios

    Respuesta: La diferencia de potencial es 12431,25 voltios

    40. Un rayo de luz de 1500 (amstrong) de longitud de onda que

    transporta una energa de 6,62x1010 ergios/seg., incide sobre unacelda fotoelctrica y se gasta totalmente en producir fotoelectrones.a) Cul es la magnitud de la corriente elctrica producida por la

    celda? (I = intensidad de corriente)Solucion:E=hfE=h.C/

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    E= (6,63x10-27ergios) (3x1010cm/s) / 1 500. (1x10-8cm / 1 )

    E= 13,26x10-12ergios/foton

    Para hallar el nmero de fotones por segundo:E(rayo de luz)/E(foton) = (6,62x1010erg/s)/(13,24x10-12)erg/fotonNmero de fotones=0,5x1022foton/seg.

    Nmero de fotones es igual al nmero de fotones incidentes: 0,5x1022foton/s

    Para hallar la intensidad de corriente (I):

    I = 0,5x1022

    fotones/s x 1,6x10-19

    C/fotonI = 800 C/s = 800 amperios

    Respuesta: La intensidad de corriente es de 800 amperios

    41. La energa requerida para la ionizacin de un cierto tomo es3,44x10-18 joule. La absorcin de un fotn de longitud de ondadesconocida ioniza el tomo y expulsa un electrn con velocidad1,03x106m/s. calcule la longitud de onda de radiacin incidente.Solucion:Sabemos:Ecintica=Ecmx=hf-hfohf =hfo

    donde: Ec: energa cintica del electrnhfo: energa requerida para arrancar un electrn del metal

    hf = KE + BE . (1)KE = mV2 donde: m= masa, v= velocidadBE = 3,44 x10-18Jhf = hC /

    Reemplazando en (1)hC / = mV2+ 3,44 x10-18J = hC / mV2+ 3,44 x10-18J

    ( )( )( )( )

    +

    =

    J103,44m/s101,03J.s/m109,109

    m/s103J.s.106,63

    182623121

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    = 5,07x10-8m

    Respuesta: La longitud de onda es de 5,0710-8m42. Calcular la masa de la partcula que genera una onda

    electromagntica de longitud de onda igual a 3850 AmstrongSolucion:Ecuacin De Broglie: = h / mv

    donde: = longitud de onda

    m = masav = velocidadh = cte de Planckm = h / vm = 6,63x10-34j.s / 3850 x (10-10m / 1 )x (3x 108m/s)j = kg.m2/ s2m = 5,74 x 10 -36Kg

    Respuesta: La masa es 5,7410-36Kg

    43. Cual es la longitud de onda de De Broglie asociado a un electrncuya velocidad es 2x108m/seg.?Solucion: = h / mvdonde:= longitud de ondam = masav = velocidadh = cte de Planck

    = 6,63x10-34j.s / 9,109 x 10-31kg x 2. 108m/s= 3,64 x 10 -12m x (1 / 10-10m)= 0,036

    Respuesta: La longitud de onda es 0,036

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    8. Radio XY emite una radiacin con una frecuencia de 30 MHz

    a) Cuntos longitud de ondas se emiten en una distancia de 85 Kmb) Calcular de energa (J)

    9. La energa del foton emitido por el tomo excitado cuyo electrn cae delnivel 3 al nivel 2 es de 3x10-12Erg. Calcular la longitud de onda en nmdel foton?

    10.Un tomo tiene 4 orbitales llenos y 5 orbitales semillenos en el tercernivel. Indicar:a) Configuracin electrnica (C.E.)

    b) Nmeros cunticos del ltimo e-

    de la C.E.11. En el tomo de hidrgeno su electrn se halla en el segundo nivel. Si se

    le aade 4,82x10-12ergios. Calcular hasta que capa llegar dichoelectrn el subir a niveles superiores.

    12. Cules son los nmeros cunticos del electrn ganado por el cloro,para formar el in Cl-1?

    13. Cunto ser la mnima incertidumbre en la posicin de un e-que semueve en la direccin x, el cual posee una energa cintica

    22

    1mv en esa direccin entre 4,22 x 10 -11erg. y 5,33 x 10-11erg.?

    14. Determinar la cantidad de e-, que posee un catin trivalente sabiendoque su tomo neutro posee 12 orbitales llenos y 3 semillenos.

    15. Se tienen 2 partculas que se desplazan segn:

    VA= 3 m/s VB= 2,5 m/sHallar la relacin mB/mA

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    16. Cul es el valor de la energa que debe suministrarse al electrn del

    tomo de hidrgeno para que pase del 2do nivel al 3er nivel deenerga? A qu longitud de onda le corresponde la energa que fuenecesaria para el cambio en la posicin?

    17. Demuestre que una radiacin de longitud de onda a 5 contiene msenerga que otra de longitud de onda de 3000 . Cul sera la relacindel contenido de energa de ambas radiaciones?

    18. En la serie Paschen que pertenece al infrarrojo parte del nivel inicial 6,cul es la longitud de onda (en nanometros) de ese fotn.

    19. Halle la energa en caloras de un protn cuya longitud de onda es= 5 x 00 x 10-5nm.

    20. Una estacin de radio de msica clsica transmite con frecuenciade 89,5 MHz cul es la longitud de onda de sta seal en metros?

    21. Calcule la frecuencia correspondiente a la segunda lnea de Balmer.RH=109 678 cm-1. Todas las lneas de esta serie corresponden alrango de la luz visible?

    22. El ltimo e- de la C.E. (configuracin electrnica) de un elementopresenta los siguientes nmeros cunticos: n=3, l=1, m=-1, s=-1/2,indicar el # de orbitales llenos.

    23. Un tomo tiene 7 electrones en el orbital sa) Indicar su C.E.b) # cunticos del ltimo e-de la C.E.

    24. Un tomo tiene 11 orbitales llenos como mnimo, indicar:a) Configuracin electrnica

    b) Nmeros cunticos del ltimo e-de la C.E.

    25. Escriba la configuracin electrnica el tomo de cobre e indique:a) El nmero de subnivelesb) El nmero de orbitalesc) Los nmeros cunticos del ltimo electrn

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    26. Los nmeros cunticos de un elemento es (4,1,0,-1/2) Cundo se

    convierte en in los nmeros cunticos es (4,1,1,-1/2) Cul es lacarga del in

    27. Indique el conjunto de nmeros cunticos (n, l, m, s) que sonimposibles para un electrn en un tomo.A) (3, 2, 2, 1/2) B) (4, 4, 3, +1/2) C) (4, 3 , 3, 1/2)D) (1, 0, 0, 1/2) E) (4, 3, 4, +1/2)Respuesta::A) Posible B) Imposible, lo correcto es l n 1C) Posible D) Posible

    E) Imposible, lo correcto es m + l

    28. Cierta radiacin de la serie de Paschen tiene = 1,82 106 mindique:A) Los niveles involucrados en el salto.B) La distancia implicada en el salto electrnico.C) La energa emitida durante la transicin.

    29. Con relacin a los nmeros cunticos, colocar verdadero (V) o falso(F) segn corresponda:

    A) El nmero cuntico principal determina el tamao del orbital.B) Si n = a entonces el nmero de orbitales es 2 a + 1.C) Si n= 2 entonces el nmero de subniveles es 2 (2sy 2p).

    30. Responda:A) Cul de las siguientes subcapas no existe: 6s, 3p, 2d, 5f, 7d, 1s?B) Si se tiene que l = 9 cuntos valores de m son posibles?C) En la capa n = 3, cuntos orbitales habrn?

    31. El ion monoatmico de un determinado elemento tiene una carga de2 y la siguiente configuracin electrnica: 1s22s22p6 3s23p5. Dequ elemento se trata?

    32. Cul es el nmero de masa (A) de un tomo que tiene un soloelectrn en el subnivel 5p y 62 neutrones en el ncleo?

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    CAPTULO III

    TABLA PERIODICAConforme se descubran nuevos elementos surge la necesidad declasificarlos u ordenarlos, se hicieron varios intentos por ordenar loselementos de acuerdo a algn tipo de criterio sistemtico. Diferentesqumicos hicieron intentos por organizar los elementos, entre los cualestenemos:

    1. Berzelius, clasifica a los elementos en: Elementos electronegativos: son los elementos que gananelectrones

    Elementos electropositivos : son los elementos que pierdenelectrones

    2. Dbereiner, clasifica a los elementos en triadas, grupo de treselementos con la condicin de que el peso atmico del elementointermedio (central) sea la semisuma de los otros dos.

    A B C

    Li Na K

    Deficiencias:Al descubrirse nuevos elementos, muchas veces con propiedadessimilares a triadas ya existentes, se desecha este sistema declasificacin. As ocurri al descubrirse el rubidio y cesio conpropiedades similares a la trada del Li, Na y K. Adems, no todos loselementos formaban tradas.

    3. Newlands,agrup a los elementos de acuerdo a las masas atmicas,en grupo de siete elementos, resultando que los elementos que seencontraban en la misma columna presentaban caractersticassimilares.

    2A C

    A B

    P A P AP

    +=

    7 39 4623

    2 2ABP

    += = =

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    Periodo : ultima capa o nivel

    Grupo : e-s ultima capa + e- subnivel incompletoSi suman 8,9 y 10 : VIII BSi suman 11 : I BSi suman 12 : II B

    EJEMPLO: Indicar el perodo y grupo que pertenece un elemento cuyonmero atmico es 46

    Z = 461s22s22p63s23p64s23d104p65s24d8

    PERIODO : 5 (mximo nivel)GRUPO : e ultima capa + e- sub nivel incompleto = 2+8GRUPO : VIII Grupo B (termina en d)

    CLASIFICACION DE LA TABLA DE ACUERDO A LA CLASE DEELEMENTO

    1. METAL Puede ser representativo, transicin y de transicin interna o

    tierras raras.

    Se caracterizan porque conducen calor y la electricidad. Son reductores, es decir pierden electrones (electropositivos) Existe un metal lquido que es el Hg.

    2. NO METALES Son considerados malos conductores de calor y la electricidad. Ganan electrones, es decir son electronegativos. Presentan algunos gases como N, O, F, Cl. Existe un no metal lquido como el Br.

    3. METALOIDESSon aquellos que presentan tanto propiedades metlicas como nometlicas, ocupa la regin diagonal que se observa en la tabla. Entreellos tenemos: Si, Ga, Ge, B, Po, As, Sb, Te.

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    2. ENERGIA DE IONIZACIN (EI)

    Es la cantidad mnima de energa necesaria para extraer un electrnde un tomo gaseoso en su estado basal.

    Na 1 e- + energa Na +1

    Energa de IONIZACIN Na = 496 KJ /mol

    3. AFINIDAD ELECTRONICA (AE)Es la cantidad de energa que se desprende cuando el tomo gana unelectrn para formar un in con carga (-).

    Cl + e- Cl-+ EnergaAfinidad electrnica Cl = -384KJ /mol

    4. ELECTRONEGATIVIDAD (EN)Es la capacidad que tienen los tomos de atraer y retener loselectrones que participan en un enlace. Los tomos de los elementosmas electronegativos son los que ejercen mayor atraccin sobre loselectrones. El fluor es el elemento ms electronegativo, el segundo esel oxigeno seguido del nitrgeno y cloro.

    La electronegatividad disminuye conforme aumenta el carctermetalico.

    5. RADIO IONICOa) Radio Catin (rc).

    rc < rn (rn = radio del tomo neutro)

    3Limayor radio

    3Li+1menor radio

    r Li+1< r Li

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    b) Radio Anin (ra)ra > rn

    8O

    8O

    En general:rc < rn < ra

    6. CARCTER METALICO.Se caracteriza por la tendencia del tomo de perder electrones, esdecir es electropositivo.

    r O > r O

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    GRUPO VA: Los elementos del grupo VA incluyen los no metales N y P, los

    metaloides As y Sb y el metal pesado bismuto. El nitrgeno constituye el 78% del volumen del aire El N y O son indispensables para la vida El bismuto se utiliza en aleaciones de bajo de punto de fusin que se

    emplea en fusibles elctricos y en sistemas rociadores, contraincendio.

    GRUPO VIA:

    Esta constituido por O, S, Se, Te y Po El oxgeno gaseoso O2 es indispensable para la vida, para realizarreacciones de combustin. El azufre es un slido amarillo plidoque se encuentra libre en estado natural.

    Telurio se emplea en semiconductores.

    GRUPO VIIA: HALGENOS Los halgenos F, Cl, Br, I y At son diatmicos. Los halgenos son demasiados reactivos para hallarse libres en

    estado natural Halgenos proviene de la palabra griega FORMADOR DE SAL El cloro es un gas amarillo verdoso, de olor irritante que reacciona

    con todos los elementos, en concentraciones bajas puede salvarvidas, pues se emplea para purificar el agua potable.

    El astato es un elemento muy inestable que existe slo en formaradioactiva de vida corta y que aparece en el proceso dedesintegracin 235U

    GRUPO VIII A: GASES NOBLES La caracterstica de los gases nobles es la no reactividad El helio se utiliza para elevar globos y dirigibles (Zeppelines)

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    6p(s , p )

    PROBLEMAS RESUELTOS

    1. Deducir el periodo, grupo y familia de un elemento con Z = 43Solucin:As2 2s2 2p6 3s2 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d5

    Periodo: N de capas = 54d5 Grupo : VII Bn - 1 Familia del Manganeso (Mn)

    2. Si el ion X-2es isoelectrnico con un elemento carbonoide, de periodo6. Hallar el nmero atmico del elemento X.

    Solucin:Carbonoide = IV A (p2)Periodo = 6 = n

    1s2 2s2 2p63s23p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4s10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p2# e-= 82

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    5p4

    X-2tiene 82e-

    carga = #p+ #e--2 = #p+ 82 #p+= 80en X #p+= Z = 80

    3. Si el ion X+1es isoelectrnico con un elemento calcgeno y periodo 5obtener el nmero de masa del tomo X si contiene 74 neutrones

    Solucin:Calcgeno = 5p4 (s2, p4)

    Periodo = 5 n = 5

    1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p4

    Entonces:X+1= 52e-X0 = (52+1)e-= 53 p+= z (en el tomo neutro #p+= #e-)

    Se obtiene:A = N de masa = p++ n

    = 53 + 74

    A = 1274. El potencial de ionizacin se define como la energa que se debe

    suministrar, a un elemento en estado gaseoso y neutro, para quitarleun electrn. Indique cual de los elementos que a continuacin semencionan tiene el menor potencial de ionizacin:I. K (Z=19) : [Ne] 3s23p64s1II. S (Z=16) : [Ne] 3s23p4III. Si (Z=14) : [Ne] 3s23p2IV. Al (Z=13) : [Ne] 3s23p1V. Na (Z=11) : [Ne] 3s1

    Respuesta: El K. El PI disminuye en un grupo y este es el que estms abajo.

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    5. Se dispone de los elementos A (Z=12) y B (Z=17). De acuerdo a esto

    se pude afirmar que:I Ambos pertenecen al tercer perodoII El elemento A tiene mayor radio atmico que B

    Respuesta:I y II

    6. Considere un elemento X(Z=20) y otro elemento Y(Z=16). Indiquecual(es) de las siguientes aseveraciones es(son) correcta(s)I. Ambos son representativoII. El potencial de ionizacin de Y es mayor que el de XIII. El radio atmico de X es mayor que el de Y

    Respuesta:I,II y III7. Considere un elemento A(Z=17) y B(Z=8). Indique la(s)

    aseveracin(es) correcta(s):I. El elemento A pertenece al grupo VII AII. El elemento B pertenece al segundo perodo

    Respuesta:I y II

    8. Para el Fe (Z=26), indique a que perodo pertenece, que tipo deelemento es (representativo, transicin, transicin interna) y cuantoselectrones celibatarios pose.Respuesta:Perodo: 4, Elemento de Transicin, presenta 4 electrones

    de valencia

    9. Considere un elemento A (Z=20), un elemento B (Z=35) y unelemento C (Z=17). Indique cual de las siguientes aseveracioneses(son) correcta(s):I. A y B pertenecen al mismo perodoII. B tiene mayor radio atmico que CIII. El elemento C es ms electronegativo que A

    Respuesta:I, II y III.

    10. Un cachimbo en el Laboratorio de Qumica observa que en la TablaPeridica del recinto, a un elemento le falta como dato su nmeroatmico, entonces decide que su compaera la calcule, hacindole lasiguiente pregunta: podrs calcular el nmero atmico de un elementoque se encuentra en el quinto periodo y en el grupo VIIA.

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    1s 2s 2p63s 3p64s 3d104p65s 4d105p5

    Grupo: VIIPeriodo: 5El nmero de protones = nmero de electrones = Z= 53

    11. Deducir el periodo, grupo y familia a la que pertenece un elementocon un Z = 13Solucin:

    1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

    Periodo: N de capas = 33p1 Grupo : III A

    Familia: Boroides o Terreas

    PROBLEMAS PROPUESTOS

    1. Agrupe los siguientes elementos por pares, segn sus propiedadesqumicas semejantes: K, F, Na, Cl, y N.

    2. De los 115 elementos que se conocen solo 2 son lquidos a

    temperatura ambiente (25C) Cules son?

    3. Elabore una lista de los elementos que existen como gases a

    temperatura ambiente.

    4. Los elementos del grupo 8A de la tabla peridica reciben el nombre

    de gases nobles. Sugiera un significado para la palabra noble, alreferirse a stos gases.

    5. Prediga la frmula y el nombre del compuesto binario que se forma

    entre los siguientes elementos: a) Na e H, b) By O, c) Na y S, d) Al y

    F, e) F y O, f) Sr y Cl

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    QUMICA GENERAL

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    6. Cul de las siguientes parejas no corresponde a un mismo grupo de

    la tabla peridica? a) He y Ar b) O y S c) Na y Ca d) N y P e) Cu y

    Ag

    7. Indique la posicin de un elemento en la Tabla Peridica si su

    nmero atmico es 83.

    a)Periodo=5; Grupo=IIIA

    b)Periodo=6; Grupo=IVA

    c)Periodo=6; Grupo=VA

    d) Periodo=V; Grupo=VB

    e) Periodo=6; Grupo=VB

    8. Indique el grupo y periodo de un elemento con Z=78.

    a) IVB, 6

    b) VIIB, 5

    c) VIIB, 6

    d) VB, 6

    e) VIIIB, 6

    9. Un elemento qumico en su configuracin posee 12 electrones en el

    cuarto nivel. Indique su grupo y periodo.

    a) 4, IVB

    b) 5, VA

    c) 5, VIB

    d) 4, IIIB

    e) 4, IVB

    10. Un elemento qumico posee un ltimo electrn con estado cuntico(5, 1, 0, -1/2). Indique su grupo y periodo.

    a) VA, 4

    b) VA, 5

    c) VIA, 6

    d) VIIA, 5

    e) IVB, 5

    11. La configuracin de un elemento posee 16 orbitales llenos. Indique su

    grupo y periodo.

    a) VA, 4

    b) IVA, 4

    c) IIIA, 4

    d) VIA, 4

    e) IIA, 5

    12. Un elemento qumico posee 2 istopos con 30 y 32 neutrones

    respectivamente. Si la suma de los nmeros de masa es 162. Sealar

    la posicin del elemento en la tabla.

    a) IIIA, 5

    b) IVA, 5

    c) VA, 6

    d) IVB, 6

    e) IVB, 5

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    13. Un elemento qumico al liberar una partcula alfa forma un boroide.Qu especie se forma si el elemento libera dos partculas beta?

    a) alcalino

    b) alcalino trreo

    c) carbonoide

    d) anfgeno

    e) halgeno

    14. Indique el nmero atmico de un elemento que se ubica en el sexto

    periodo y grupo VIB.

    a) 56b) 65

    c) 68d) 72

    e) 74

    15. Seale los nmeros cunticos del ltimo electrn en la configuracin

    de un elemento halgeno del quinto periodo.

    a) 5, 1, 1, +1/2

    b) 5, 1, 0, -1/2

    c) 5, 1, 1, -1/2

    d) 5, 1, -1, +1/2

    e) N.A

    16. Un elemento qumico presenta un nmero de electrones en el ltimonivel que resulta ser la mitad del periodo al que pertenece en la Tabla

    peridica. Calcular el mximo valor de su nmero atmico.

    a) 79

    b) 81

    c) 85

    d) 90

    e) 92

    17. A continuacin se muestra 4 elementos qumicos: 8A; 14X; 19Z; 20M.

    Indique la relacin entre sus electronegatividades.

    a) A>X>Z>M

    b) A=X=Z>M

    c) A>X>M>Z

    d) A

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    4. no son reactivos.

    5. NaH, B2O3, Na 2S, AlF3, OF2, SrCl2

    6. c

    7. c

    8. e

    9. c

    10. a

    11. d

    12. b

    13. e

    14. e

    15. b

    16. b

    17. c

    18. c

    19. b

    20. d

    21. b

    22. e

    23. d

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    CAPTULO IV

    ENLACEEl enlace qumico es la fuerza que mantiene unidos a los tomos en lasmolculas o a los iones en los cristales, el hecho de que una sustanciatenga propiedades diferentes a otros depende del enlace que tienen sustomos.

    Recordemos que los gases nobles son casi inertes (excepto el He) esto esconsecuencia de su estructura electrnica, todos ellos tienen un octeto de

    electrones en el nivel energtico ms alejado del ncleo, por lo tanto losdems elementos tratan de adquirir la configuracin de un gas noble ya seapor ganancia, perdida o comparticin de electrones (regla del OCTETO).

    ESTRUCTURAS DE ELECTRN - PUNTOLos electrones de valencia se representan por medio de puntos o aspasalrededor del smbolo del elemento, Representacin Lewis, no es necesariodibujar los puntos en posiciones especificas.

    7N 1s22s22p3

    1. ENLACE IONICOLos enlaces inicos se forman por la transferencia de electronesdebido a la diferencia elevada de electronegatividad de los elementos

    Este enlace se da generalmente entre:METAL : CEDE SUS ELECTRONESNO METAL : GANA ELECTRONES

    Generan iones con carga opuesta Forman slidos cristalinos estables Sus puntos de fusin son altos, entre 300 y 1000 C Todos los compuestos inicos puros son slidos a temperatura

    ambiente Sus puntos de ebullicin fluctan entre 1000 y 1500C Los compuestos inicos son solubles en agua Conducen la corriente elctrica La variacin de electronegatividad es mayor que 1,7 ( EN>1,7)

    N

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    Antes del enlace Despus del enlace

    Na

    Cl

    Na

    Cl

    +

    -

    2. ENLACE COVALENTESe denomina enlace covalente cuando los tomos que participan enla formacin del enlace, comparten sus electrones de valencia,generalmente se da entre elementos no metlicos por la atraccinmutua de los dos ncleos hacia los electrones compartidos.

    Caractersticas Las sustancias que presentan ese tipo de enlace se puede

    encontrar en estado slido, lquido y gaseoso. La EN < 1,7.

    Tienen puntos de fusin bajos. Tienen puntos de ebullicin bajos

    2.1. Enlace covalente normalEl par de electrones son aportados por ambos tomos, se clasifica en:a) Enlace covalente apolar (no polar)

    El par de electrones del enlace son compartidos equitativamentepor ambos tomos. Se realice entre tomos de igualelectronegatividad. (EN=0)

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    3. ENLACE METALICO

    Es la unin de los tomos en los cristales slidos, se da porque seforma una red cristalina de iones metlicos (+) mientras que loselectrones dbilmente sujetos se desplazan libremente similar a unfluido por todo el metal.

    El enlace metlico es la fuerza de atraccin entre iones positivos delmetal y los electrones deslocalizados.

    A mayor nmero atmico el enlace es muy fuerte, la distanciaentre los iones son menores, aumentando su densidad, dureza ypunto de fusin.

    Debido a que los electrones se encuentran en movimiento losmetales tienen alta conductividad elctrica y calorfica.

    4. EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETOExisten ciertos tomos de elementos que no cumplen la regla delocteto

    4.1 Molculas con nmero impar de electrones: radicales libresLas molculas con nmero impar de electrones de valencia nosatisfacen la regla del octeto.Ejem.NO : 11 electrones de valencia.NO2 : 17 electrones de valencia.ClO2: 19 electrones de valencia.Uno de los tomos de cada una de estas molculas tiene unnmero impar de electrones y por lo tanto no puede tener unocteto.

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    4.2 Molculas con octetos incompletos

    Con nmero par de electrones de valenciaBF3:24 electrones de valencia

    El Boro tiene solo 6 electrones

    El Berelio tiene solo 4 electrones:

    4.3 Molculas con octetos expandidosCiertos elementos del tercer periodo pueden incumplir la regladel octeto al tener ms de ocho electrones en su nivel devalencia.

    Hexafloruro de azufre Pentacloruro de fsforo

    F

    B

    F

    F

    FF

    Be BrBr

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    PROBLEMAS RESUELTOS

    1) Al reaccionar el amoniaco, NH3, y el in hidrgeno, H+, qu tipos deenlaces se formarn? Datos Z (N=14, H=1)Solucin:La estructura de Lewis para el amoniaco da:

    Al reaccionar con el in hidrgeno: H+

    Se obtiene el in amonio con 3 enlaces covalentes puros y 1 enlacecovalente coordinado.

    2) Determinar Cuntos enlaces covalentes coordinados, enlacescovalentes y enlaces inicos, tiene el cido fosfrico, H3PO4?

    Solucin:Z (P=15); Z= (O=8); Z(H=1)

    La estructura de Lewis ser:

    La molcula de cido fosfrico presenta en su estructura:a) Seis enlaces covalentesb) Un enlace covalente coordinadoc) Cero enlace inico

    3) Cul de los siguientes pares de tomos, al enlazarse formaran enlaceinico?a) Cl y O c) Br y Kb) Li y I d) F y S

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    b) El S est en el grupo VIA de la tabla peridica le faltan 2 electronespara completar su octeto y por lo tanto tiene valencia 2. La frmula

    ser:

    PROBLEMAS PR0PUESTOS

    1. Se dispone de los elementos A (Z=12) y B (Z=17). De acuerdo a esto se

    puede afirmar que:I. La frmula ms probable de los dos es AB2II. El enlace es esencialmentepolar

    2. Considere un elemento X(Z=20) y otro elemento Y(Z=16). Indiquecual(es) de las siguientes aseveraciones es(son) correcta(s)

    I. Ambos son representativosII. Su frmula ms probable es XYIII. Su frmula ms probable es XY2

    3. Considere un elemento A(Z=17) y B(Z=8). Indique la(s) aseveracin(es)correcta(s):

    I. El elemento A pertenece al grupo VII AII. El elemento B pertenece al segundo perodoIII. La frmula ms probable es A2BIV. El enlace es esencialmente inico

    4. Considere un elemento A (Z=20), un elemento B (Z=35) y un elementoC (Z=17). Indique cual de las siguientes aseveraciones es(son)correcta(s):

    I. La frmula y tipo de enlace ms probable del compuesto

    formado entre A y B es: AB2y inicoII. El enlace entre A y C debe ser esencialmente covalenteIII. El enlace entre B y C debe ser covalente y su frmula BC

    5. Seale la alternativa incorrecta e indique el por qu:a) El N2 presenta enlace polarb) El PH3 presenta enlace polarc) El punto de fusin del NaCl es mayor que el diamanted) El HF presenta enlace covalentee) El cristal de KCI no conduce la corriente elctrica.

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    17.El ltimo electrn de cierto elemento se ubica en el cuarto nivel y el

    tomo en su estado basal presenta en su estructura de Lewis 6 electronesde valencia. Halle su nmero atmico.

    18.Clasifique las siguientes sustancias segn el tipo de enlace entre suspartculas fundamentales

    A) NaF B) Al C) S8 D) C3H8 E) SiO2

    19.Cul de las siguientes molculas presenta 2 enlaces covalentescoordinados?

    A) SO2B) HNO3C) COD) N3HE) HClO2

    20.Prediga cules de las siguiente molculas son polares y cules nopolares

    A) SO2B) BCl3C) CCl4D) HCN

    E) BeF2

    21.Se tiene la siguiente estructura de Lewis para el in XO42.

    A qu grupo de la tabla peridica pertenece el tomo X?A) VI A B) IV A C) VIII B D) IV B E) II A

    X