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Prof. Leticia Córdoba – Cecilia Salcedo 1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD Curso de Orientación y Nivelación al Estudio Universitario en Ciencias de la Salud Carreras: Licenciatura en Bromatología Tecnicatura en Hemoterapia Cátedra de Química AÑO 2.018

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Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD

Curso de Orientacioacuten y Nivelacioacuten al Estudio Universitario

en Ciencias de la Salud

Carreras

Licenciatura en Bromatologiacutea

Tecnicatura en Hemoterapia

Caacutetedra de Quiacutemica

ANtildeO 2018

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

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A TRAVES DEL PLANTEL DE DOCENTES DEL AREA DE NIVELACION EN

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 INTRUCTIVO DE LA ASIGNATURA

Coordinacioacuten Bioq Coacuterdoba Leticia Dra Salcedo Cecilia

Docentes

AHUMADA EDGAR

BLAMEY SARA

BRIZUELA DE MORAL MARTIN

CARRIZO DANIELA

DE LA ROSA PATRICIA

FEDELI CAROLINA

JIMENEZ LORENA

LARCHER BERTA

LUNA AGUIRRE LILIA

LUNA M CELIA

MEDINA RITA

MOLINA M SOL

MOYANO PATRICIA

MELO GONZALEZ M GABRIELA

NIETO SONIA

NOTARFRANCESCO MARIO

PICCCOLO LILIANA

PORCU ESTELA

ROLDAN LUIS

ZELARAYAN FROGEL M 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

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y la aceleracioacuten que eacuteste adquiere es una constante (en cualquier latitud y

lugar) denominada masa del cuerpo

( )

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

mida

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 agua ndashhielo 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

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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 si 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 CINEacuteTICA 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

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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

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

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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

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

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(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

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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 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

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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 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

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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

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

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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 SISTMAS 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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Formas de energiacutea Indique el tipo para cada uno de los siacutembolos

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

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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

es K

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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

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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

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

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nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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20

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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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21

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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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22

octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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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29

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

BIBLIOGRAFIacuteA

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WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998

(5ordm Edicioacuten)

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2

A TRAVES DEL PLANTEL DE DOCENTES DEL AREA DE NIVELACION EN

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 INTRUCTIVO DE LA ASIGNATURA

Coordinacioacuten Bioq Coacuterdoba Leticia Dra Salcedo Cecilia

Docentes

AHUMADA EDGAR

BLAMEY SARA

BRIZUELA DE MORAL MARTIN

CARRIZO DANIELA

DE LA ROSA PATRICIA

FEDELI CAROLINA

JIMENEZ LORENA

LARCHER BERTA

LUNA AGUIRRE LILIA

LUNA M CELIA

MEDINA RITA

MOLINA M SOL

MOYANO PATRICIA

MELO GONZALEZ M GABRIELA

NIETO SONIA

NOTARFRANCESCO MARIO

PICCCOLO LILIANA

PORCU ESTELA

ROLDAN LUIS

ZELARAYAN FROGEL M EUGENIA

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3

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

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4

y la aceleracioacuten que eacuteste adquiere es una constante (en cualquier latitud y

lugar) denominada masa del cuerpo

( )

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

mida

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 agua ndashhielo 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

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5

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 si 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 CINEacuteTICA 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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6

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

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7

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

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

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8

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

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

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9

(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

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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 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

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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 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

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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

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

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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 SISTMAS 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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Formas de energiacutea Indique el tipo para cada uno de los siacutembolos

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

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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

es K

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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

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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

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

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nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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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

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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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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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

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

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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

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

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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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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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

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

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33

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)

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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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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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

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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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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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

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

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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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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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

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

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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

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

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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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998

(5ordm Edicioacuten)

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3

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

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4

y la aceleracioacuten que eacuteste adquiere es una constante (en cualquier latitud y

lugar) denominada masa del cuerpo

( )

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

mida

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 agua ndashhielo 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

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5

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 si 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 CINEacuteTICA 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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6

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

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7

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

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

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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

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

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(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

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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 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

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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 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

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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

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

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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 SISTMAS 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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Formas de energiacutea Indique el tipo para cada uno de los siacutembolos

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

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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

es K

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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

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18

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

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

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19

nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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20

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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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21

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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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22

octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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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29

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998

(5ordm Edicioacuten)

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4

y la aceleracioacuten que eacuteste adquiere es una constante (en cualquier latitud y

lugar) denominada masa del cuerpo

( )

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

mida

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 agua ndashhielo 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

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5

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 si 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 CINEacuteTICA 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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6

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

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7

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

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

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8

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

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

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9

(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

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10

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 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

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11

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 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

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12

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

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

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13

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 SISTMAS 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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Formas de energiacutea Indique el tipo para cada uno de los siacutembolos

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

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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

es K

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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

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18

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

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

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nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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20

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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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21

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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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22

octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998

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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 si 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 CINEacuteTICA 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

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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

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

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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

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

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(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

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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 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

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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 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

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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

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

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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 SISTMAS 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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Formas de energiacutea Indique el tipo para cada uno de los siacutembolos

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

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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

es K

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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

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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

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

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nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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22

octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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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29

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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6

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

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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

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

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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

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

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(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

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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 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

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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 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

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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

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

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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 SISTMAS 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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15

Formas de energiacutea Indique el tipo para cada uno de los siacutembolos

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

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16

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

es K

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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

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18

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

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

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19

nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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20

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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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21

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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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7

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

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

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8

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

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

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(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

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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 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

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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 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

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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

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

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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 SISTMAS 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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Formas de energiacutea Indique el tipo para cada uno de los siacutembolos

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

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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

es K

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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

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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

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

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nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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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

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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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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

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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

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

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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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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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

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

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33

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)

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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

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

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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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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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

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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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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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

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

x 100

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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

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

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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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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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

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

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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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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8

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

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

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(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

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10

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 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

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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 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

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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

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

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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 SISTMAS 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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Formas de energiacutea Indique el tipo para cada uno de los siacutembolos

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

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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

es K

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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

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18

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

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

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nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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20

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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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21

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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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22

octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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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29

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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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

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

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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

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

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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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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9

(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

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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 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

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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 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

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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

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

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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 SISTMAS 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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Formas de energiacutea Indique el tipo para cada uno de los siacutembolos

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

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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

es K

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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

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18

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

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

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19

nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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20

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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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21

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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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22

octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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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29

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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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

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

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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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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10

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 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

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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 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

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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

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

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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 SISTMAS 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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Formas de energiacutea Indique el tipo para cada uno de los siacutembolos

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

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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

es K

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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

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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

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

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nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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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

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

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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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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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

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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

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

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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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

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

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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

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

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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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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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

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

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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)

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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

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

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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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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11

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 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

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12

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

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

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13

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 SISTMAS 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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14

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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15

Formas de energiacutea Indique el tipo para cada uno de los siacutembolos

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

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16

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

es K

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17

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

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18

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

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

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19

nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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20

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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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21

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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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

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30

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

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

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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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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(5ordm Edicioacuten)

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12

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

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

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13

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 SISTMAS 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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14

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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15

Formas de energiacutea Indique el tipo para cada uno de los siacutembolos

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

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16

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

es K

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17

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

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18

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

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

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19

nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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20

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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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21

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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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22

octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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13

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 SISTMAS 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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14

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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15

Formas de energiacutea Indique el tipo para cada uno de los siacutembolos

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

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16

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

es K

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17

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

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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

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

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nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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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

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

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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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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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

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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

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

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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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

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

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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

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

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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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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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

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

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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)

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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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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14

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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15

Formas de energiacutea Indique el tipo para cada uno de los siacutembolos

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

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16

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

es K

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17

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

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18

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

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

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nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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20

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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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21

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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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22

octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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

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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

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

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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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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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

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

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33

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)

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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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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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

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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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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15

Formas de energiacutea Indique el tipo para cada uno de los siacutembolos

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

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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

es K

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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

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18

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

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

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nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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20

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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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21

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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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22

octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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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

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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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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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29

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

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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

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

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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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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16

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

es K

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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

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18

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

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

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19

nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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20

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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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17

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

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18

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

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

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19

nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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20

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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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21

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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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22

octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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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

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

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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

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

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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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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18

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

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

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19

nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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20

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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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21

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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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22

octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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

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30

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

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

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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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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19

nuacutecleo donde es mayor la probabilidad de hallar al electroacuten El electroacuten es

entonces no ocupa una oacuterbita sino un orbital

ORBITA significa trayectoria tambieacuten se utilizoacute el teacutermino capa que se aplica

como sinoacutenimo0 de nivel energeacutetico

ORBITAL es una zona tridimensional (espacial) ubicada alrededor del nuacutecleo y

asociada a un determinado nivel de energiacutea donde puede hallarse el electroacuten

ATOMO es la menor porcioacuten de materia capaz de combinarse

MOLECULA conjunto neutro de aacutetomos que se comportan como una unidad

MOLECULAS SIMPLES aacutetomos iguales

Monoatoacutemicas atomicidad 1 Metales a altas temperaturas y gases nobles Fe Cu Na Ar Xe

Biatoacutemicas 2 aacutetomos Gases simples O2 H2 N2

Poliatoacutemicas maacutes de dos aacutetomos

COMPUESTA aacutetomos diferentes

Ejemplo H2O

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 se ha vuelto tan familiar que forma parte del material

didaacutectico para cualquier estudiante maacutes aun para estudiantes de quiacutemica

medicina e ingenieriacutea De la tabla perioacutedica se obtiene informacioacuten necesaria

del elemento quiacutemico en cuanto se refiere a su estructura interna y

propiedades ya sean 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

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20

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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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21

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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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22

octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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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29

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

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30

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

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

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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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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20

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 unos 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 de las propiedades de los

elementos quiacutemicos era maacutes faacutecil agrupaacutendolos seguacuten sus propiedades

semejantes en base a una ley natural

En busca de esta ley natural muchos quiacutemicos lograron ordenar los elementos

pero recieacuten 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 consistentes y dignos

de confianza y

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

igual nuacutemero de electrones que giran a su alrededor

1 Las Triadas de Johan Dobereiner (1817)

El quiacutemico alemaacuten Johan Dobereiner (1780 - 1849) agrupa los elementos hasta

entonces conocidos en serie de tres elementos llamaacutendolo ldquotriadasrdquo Los

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21

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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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22

octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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

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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

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

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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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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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

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

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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)

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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

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

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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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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21

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 las triadas

2 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

3 Ley de Las Octavas de John Newlands (1864)

El quiacutemico ingleacutes John Alexander Reina Newlands (1838 ndash 1898) ordenoacute los

elementos quiacutemicos hasta en ese entonces conocidos en grupo de 7 elementos

cada uno en funcioacuten creciente a sus pesos atoacutemicos de tal modo que el

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22

octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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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29

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

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30

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

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

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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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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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

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

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33

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)

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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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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22

octavo elemento teniacutea propiedades semejantes al primer elemento del grupo

anterior Esta forma de clasificar se llamoacute Ley de las Octavas

Esta forma de clasificacioacuten fue ridiculizada por sus contemporaacuteneos en la Royal

Chemical Society de tal modo que se negaron a publicar su trabajo debido a

que dicho ordenamiento no cumpliacutea con la semejanza en propiedades para

elementos con pesos atoacutemicos altos Sin embargo 23 antildeos despueacutes a

Newlands se le otorgoacute el maacuteximo reconocimiento de la Royal Chemical Society

debido a esta importante contribucioacuten al desarrollo de la ley perioacutedica de los

elementos quiacutemicos

4 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

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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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29

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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23

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

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

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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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29

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998

(5ordm Edicioacuten)

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24

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 ldquosrdquo (del uacuteltimo nivel) yu orbitales ldquodrdquo o ldquofrdquo por lo

tanto sus propiedades quiacutemicas dependen de estos orbitales

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25

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

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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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29

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998

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25

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

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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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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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29

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

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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

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

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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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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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

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

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33

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)

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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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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(5ordm Edicioacuten)

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26

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

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

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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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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29

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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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

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

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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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

BIBLIOGRAFIacuteA

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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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27

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

(energiacutea de disociacioacuten)

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

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28

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

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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29

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998

(5ordm Edicioacuten)

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28

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

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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29

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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29

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

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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(5ordm Edicioacuten)

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30

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

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

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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(5ordm Edicioacuten)

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31

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

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)

Caracteres 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

O

H

Na

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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32

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

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

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

BIBLIOGRAFIacuteA

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33

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)

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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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

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

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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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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34

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

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

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35

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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

BIBLIOGRAFIacuteA

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WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998

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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

1 AO = 16 1 = 16

M H2O = 18

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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

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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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

BIBLIOGRAFIacuteA

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WHITTEN DAVIS PECK ldquoQuiacutemica Generalrdquo Mc Graw Hill Meacutexico DF 1998

(5ordm Edicioacuten)

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36

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

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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BIBLIOGRAFIacuteA

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y ejercitacioacutenrdquo Editorial Eudeba Buenos Aires 2005 ISBN 987 ndash 9419 ndash 39 -

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Pearson Hall SA Madrid 2001 (Ultima Reimpresioacuten) ISBN 84 ndash 205 ndash 2995

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ldquoMANUAL DE LA UNESCO PARA LA ENSENtildeANZA DE LAS CIENCIASrdquo

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

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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)

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37

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

El nuacutemero de moles es igual (igual cantidad de materia) pero al ser las masas

de los aacutetomos de cada MOL diferentes las masas de la misma cantidad de

materia tambieacuten son diferentes

OBSERVACIONES IMPORTANTES

1) ldquoNrdquo Moles de una sustancia poseen la misma cantidad de materia

cualquiera sea el lugar donde se la determine

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

cualquiera que sea el lugar donde se la determine

3) ldquoNrdquo 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

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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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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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

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

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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

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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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

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

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46

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

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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

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GLASSTONE S LEWIS D ldquoElementos de Quiacutemica Fiacutesicardquo Ediciones El

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MAHAM ldquoQUIMICA Curso Universitariordquo Editorial Fondo Interamericano SA

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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)

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38

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

GAS

DENSIDAD (gcm3)

M (g) V = M d

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

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39

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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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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

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

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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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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BIBLIOGRAFIacuteA

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LANDAU L LASTRES FLORES L POUCHAN I SERVANT R y SILEO M

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ANGELINI M BAUMGARTNER E BENITEZ C ldquoQuiacutemica material de estudio

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1 (1ordm edicioacuten)

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1977 (8ordf Edicioacuten)

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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

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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)

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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 calcularse faacutecilmente la masa atoacutemica (Ar)

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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46

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

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

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47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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

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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

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Ateneo Buenos Aires 1984 (5ordm Reimpresioacuten)

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Pearson Hall SA Madrid 2001 (Ultima Reimpresioacuten) ISBN 84 ndash 205 ndash 2995

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1977 (2ordm Edicioacuten en castellano)

ldquoMANUAL DE LA UNESCO PARA LA ENSENtildeANZA DE LAS CIENCIASrdquo

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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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40

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

Ej el Cloro presenta dos variedades 3517Cl 37

17Cl con abundancias

porcentuales 754 y 246 HALLAR SU MASA ATOMICA

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

mismo ldquoNdeg MASICOrdquo (A)

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

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41

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

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

x 100

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42

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

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

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43

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

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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45

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

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

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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

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

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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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

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48

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y ejercitacioacutenrdquo Editorial Eudeba Buenos Aires 2005 ISBN 987 ndash 9419 ndash 39 -

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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)

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

41

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

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

x 100

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

42

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

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

43

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

45

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

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

46

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

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

48

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)

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

42

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

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

43

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

45

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

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

46

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

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

48

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)

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

43

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

44

Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

45

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

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

46

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

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

48

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)

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

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Sal

(Soluto)

Agua

(Solvente)

Solucioacuten

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

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

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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

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

46

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

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

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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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

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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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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

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

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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

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

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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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

48

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)

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

46

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

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

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

47

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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

48

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)

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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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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

Si

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

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

(1)

Recuerde que

( )

(

)

( )

(

)(2)

Reemplazando (2) en (1)

( )

(

frasl )

( ) (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)

( ) (

frasl ) ( )

Prof Leticia Coacuterdoba ndash Cecilia Salcedo

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BIBLIOGRAFIacuteA

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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

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1977 (8ordf Edicioacuten)

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1999

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1999 ISBN 970 ndash 10 ndash 1946 ndash 6

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MAHAM ldquoQUIMICA Curso Universitariordquo Editorial Fondo Interamericano SA

1977 (2ordm Edicioacuten en castellano)

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BIBLIOGRAFIacuteA

ANGELINI M BAUMGARTNER E BENITES C BULWIK M GUERRIEN D

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1977 (8ordf Edicioacuten)

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1999

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1999 ISBN 970 ndash 10 ndash 1946 ndash 6

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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

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

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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

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(5ordm Edicioacuten)