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UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO ESCUELA PRE UNIVERSITARIA ( MSc. Ing. Ysabel Nevado Rojas ) INDICE 1. Concepto de química. · Objeto de estudio e Importancia del estudio de la química. · Materia, clasificación. · Propiedades de la materia · Fenómeno físico y químicos 2. Estructura del Átomo · Números cuánticos, · Tabla Periódica Moderna. y propiedades de los elementos 3. Concepto de Enlace Químico. · Electrones de valencia. · Enlace iónico. · Enlace covalente. · Enlace metálico. · Fuerzas Intermoleculares (físicos) 4. Compuestos inorgánicos · Nomenclatura y formulación. 5. Reacciones química · Ecuaciones químicas. · Tipos de reacciones · Balanceo de ecuaciones 6. Soluciones. · Propiedades de las soluciones, · Solubilidad, · Unidades Concentración 7. Química Orgánica · El átomo de carbono y sus propiedades. · Características de los compuestos orgánicos. · Clasificación de compuestos orgánicos- · Alcanos. INTRODUCCION A LA QUIMICA El ser humano está rodeado de una serie de cuerpos, con los que interactúa constantemente, como son las plantas los animales los objetos inanimados, el aire, el fuego, materiales diversos para usos cotidianos, ropa, alimentos; así también interactúa con los rayos solares, con radiaciones de los microondas, televisor, computadoras, celulares y demás todo esto no es otra cosa que manifestaciones de materia, la cual es el tema principal del estudio de la química. Concepto La química es una ciencia natural experimental que se encarga del estudio de la materia constituida por átomos: su composición, su estructura, sus propiedades, sus transformaciones y los cambios de energía que acompañan a dichas transformaciones. Clasificación. Para una mejor comprensión del amplio campo de la química podemos dividirla en las siguientes ramas: a. Química General.- Estudia las leyes, principios y teorías que rigen a las sustancias y que son aplicadas a todas las ramas de la química. b. Química Inorgánica.- Estudia a todas las sustancias que no tengan carbono con excepción: CO, CO2, H2CO3, bicarbonatos (HCO3—), carbonatos (CO32-), cianuros (CN-), cianatos (NCO-); es decir la materia inerte o inanimada. c. Química Orgánica.- Estudia las sustancias que contienen carbono. Ejm: los componentes de la materia viva. d. Química Analítica.- Se encarga de desarrollar técnicas y procedimientos para el conocimiento de sustancias. · Q. A. Cualitativa.- identifica el tipo o tipos de elementos o iones que forman parte de la composición de una sustancia. Ejm: determinación de la presencia de cationes y aniones en una muestra. · Q. A. Cuantitativa.- Determina la cantidad de cada elemento o ión que forma parte de un compuesto o sustancia. Ejm: el análisis químico volumétrico. e. Fisicoquímica (Química Física).- Estudia la rapidez (cinética) con que ocurren las reacciones y el papel del calor en los cambios químicos (termodinámica). f. Bioquímica (Química Biológica).- Estudia las reacciones (transformaciones) químicas que ocurren en un organismo vivo; debido a que todas las funciones que se desarrollan en los organismos vivos implican reacciones químicas. Ejm: el fenómeno de la fotosíntesis en las plantas, el proceso de digestión, el metabolismo de plantas y animales, el ciclo de los seres vivos, la respiración, circulación, reproducción, etc.. g. Química Nuclear.- Estudia las reacciones que se producen en el núcleo de los átomos. Ejm: fisión y fusión nuclear. Importancia.- Consideramos las aplicaciones de la química sobre otros dominios científicos en las disciplinas de ingeniería, en la vida diaria, así como en el desarrollo de la humanidad. a. En Medicina.- Fabricación de anestésicos, antibióticos, antisépticos, jarabes, fármacos, hormonas, prótesis, siliconas, sueros, sulfas, vacunas, etc., que salvan y prolonga la vida. El uso de sustancias radiactivas (Quimioterapia); los isótopos radiactivos facilitan el seguimiento de procesos vitales. b. En Agricultura.- Fabricación de abonos y fertilizantes artificiales, fungicidas, herbicidas, insecticidas, plaguicidas, análisis de la composición de suelos y del agua para una mejor producción. c. En Metalurgia.- Desarrollo de técnicas y procedimientos para la obtención y refinación de metales, producción de aceros y otras aleaciones. d. En la Alimentación.- El uso de sustancias químicas como aditivos, colorantes de uso alimentario, enlatados, embutidos y conservas, gaseosas, preservantes de los alimentos, proteínas y vitaminas sintéticas, vinos, y bebidas diversas, saborizantes, etc. e. En Industria.- Fabricación de sustancias útiles para el hombre: ácidos y álcalis, azúcar (sacarosa) (cooperativas) , alcohol (alcoholeras), caucho sintético, cemento, cueros, combustibles, cosméticos, detergentes, fibras sintéticas (nylon y rayón), lubricantes, materiales de construcción (FORTEX: ladrillos), pinturas y lacas, plásticos, polímeros, siliconas, urea, vidrio, etc. f. Fuente de energía.- A partir de la energía atómica, el uso de la energía nuclear, fotoquímica, petróleo, y sus derivados, nuevos combustibles como el carbón mineral, gas natural, y biogás. g. Industria bélica.- Fabricación de: bomba de hidrógeno, bomba de neutrón, bombas nucleares, explosivos, gases tóxicos, etc. Que el mundo civilizado no tiene necesidad de usar. h. Grandes adelantos técnicos.- Construcción de naves y satélites artificiales, grandes aviones a reacción. Definición de Materia Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa.; es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos Concepto físico En física, se llama materia a cualquier tipo de entidad física que es parte del universo observable, tiene energía asociada, es capaz de interaccionar, es decir, es medible y tiene una localización espaciotemporal compatible con las leyes de la física. Clásicamente se consideraba que la materia tiene tres propiedades que juntas la caracterizan: que ocupa un lugar en el espacio y que tiene masa y duración en el tiempo En el contexto de la física moderna se entiende por materia cualquier campo, entidad, o discontinuidad traducible a fenómeno perceptible que se propaga a través del espacio-tiempo a una velocidad igual o inferior a la de la luz y a la que se pueda asociar energía. . Así todas las formas de materia tienen asociadas una cierta energía Clasificación de la Materia a.- Materia común (ordinaria, condensada, concentrada, sustancial o materia propiamente dicha).- Materia que tiene masa tanto en reposo como en movimiento. Ocupa un espacio. Compuesta de átomos. Todo aquello que tenga una velocidad menor que la de la luz. Ejm.: agua, aire, galaxias, estrellas, tierra, mares, ríos cerros, azúcar etc. b.- Energía (materia disipada, no sustancial).- Es aquella que posee masa a la velocidad de la luz. Materia que no tiene masa en reposo, sólo en movimiento. Compuesta de quantos o fotones, los cuantos son mas diminutos que los átomos. Ejm.: las radiaciones electromagnéticas, tales como: luz visible, ondas de radio, ondas de televisión, ondas de radar, rayos infrarrojos (IR), rayos ultravioletas (UV), rayos x, rayos cósmicos, etc. ( SISTEMA COLOIDAL Mezcla Separación por Medios físicos en Sustancia pura Composición química definida. HOMOGENEA Uniformes en todas sus partes, 1 sola fase. Son llamadas soluciones, ejm. aire, gasolina, aleación: latón, bronce amalgama HETEROGENEA No uniforme en todas sus partes. Varias fases (arena, roca, madera, agua-aceite, una gota de sangre. Compuestos Separación por Medios químicos Elementos Dos o más elementos químicamente combinados C. Iones C. Moleculares Formados por una sola clase de átomos No se descomponen en otras más sencillas por reacción química. Ejm. elementos de la Tabla Periódica. Unión física de sustancias en proporción variable MATERIA ENERGIA E = hf E = m c 2 M A TERIA )CARACTERISTICAS DE MATERIA COMÚN Elementos(sustancias simples) Compuestos(sustancias complejas) Mezclas Formada por una sola clase de átomos; es decir átomos iguales, aunque dentro de cada elemento se pueden encontrar isótopos (átomos de estructura similar). Formado por dos o más elementos químicamente combinados. Formado por dos o más sustancias que no reaccionan químicamente. Pueden ser elementos simples: Na, Ar. o elementos moleculares :Cl2, O2, O3, P4, H2 Composición constante y definida. Composición variable. No se descomponen en otras sustancias más simples. Se descomponen en sustancias más simples por medios químicos. Se separan sus componentes por medios físicos o mecánicos. 90 naturales 16 artificiales (creados a partir de 1940, modificando el núcleo atómico). Los elementos que forman el compuesto pierden sus propiedades químicas. Son más de 3 millones. Las sustancias que forman la mezcla conservan sus propiedades químicas; sin producir cambios energéticos. Se clasifican en metales, no metales y gases nobles. Se clasifican en inorgánicos y orgánicos. Se clasifican en homogéneas y heterogéneas. Y sistemas coloidales Se representan mediante símbolos químicos y sus temperaturas de cambio de estado son constantes Se representan mediante fórmulas químicas. Y sus temperaturas de cambio de estado son constantes. Ejm.: Na, Ag, Au, O2, P4, C, S8, etc. Ejm.: H2O, CaSO4, H2SO4, CARACTERISTICAS DE MEZCLAS MEZCLAS HOMOGÉNEAS MEZCLAS HETEROGÉNEAS · Son aquellas que poseen las mismas propiedades en toda su extensión (uniformes en todas sus partes). No permiten diferenciar sus componentes. Sus partes no son distinguibles ni con la vista, lupa o microscopio. Presentan idénticas propiedades en todos sus puntos. · No existe límites entre sus componentes. · Una sola fase. Temperaturas de cambio de estado es variable. · Son aquellas en las cuales se distinguen claramente c/u. De sus componentes. Dos o mas sustancias que retienen su identidad cuando se mezclan (no uniformes en todas sus partes). · Los componentes están separados por límites físicos. · Presenta fases en su constitución. SISTEMA COLOIDAL: -Tiene dos fase: dispersa y dispersante - Pueden contener a coloides liofóbicos (no se atraen con el solvente) o liófilos (se atraen con el solvente). CARACTERISTICA DE LA MEZCLA Sistema disperso Un sistema disperso está constituido por un gran número de partículas líquidas, sólidas o gaseosas de diferentes tamaños, inmersas en un fluido. En estos sistemas, una. fase se dispersa en otra, de tal forma que pueden ocurrir diversos procesos de masa, momento y energía entre ellas CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES DE CADA DISPERSIÓN o Mezclas SUSPENSIONES o Mezcla Heterogénea COLOIDES SOLUCIONES o Mezcla Homogénea · Mayores de 10 000 Å · Partículas de soluto es visible a simple vista. · Sistema de 2 fases · No son transparentes, tienen aspecto nebuloso. · Presentan movimiento solo por gravedad. · Sedimentan al dejar en reposo. · No pasan a través del papel de filtro. · Al paso de la luz, tienen aspecto nebuloso a opacas, y a menudo son translúcidas. · Constituye sistemas heterogéneos-macroheterogéneos. Ejemplo: Arena en agua. · 10 Å a 10 000 Å · Partículas de soluto son visibles en microscopio electrónico. · Sistema de 2 fases · Por lo general no son transparentes, son translúcidos u opacos. · Presentan movimiento Browniano. · No sedimentan al dejar en reposo. · Pasan a través del papel de filtro y no por membranas como el papel de pergamino. · Reflejan y dispersan la luz, presenta efecto TYNDALL. · Constituye sistemas heterogéneos microheterogéneos. Ejemplo: Oro coloidal, agrupación de un millón de átomos como mínimo, hemoglobina, responsable del color rojo de la sangre, es una sola molécula gigante. · 0,3 Å a 10 Å · Partículas de soluto son invisibles al microscopio. · Sistema de una sola fase. · Son transparentes · Poseen movimiento molecular. · No sedimentan al dejar en reposo. · Pasan a través del papel de filtro y membranas como el papel de pergamino. · No reflejan ni dispersan la luz, no presenta efecto TYNDALL. · Constituye un sistema homogéneo. Ejemplo: Solución incolora y límpida de almidón usado en pequeñas cantidades para detectar presencia de yodo. SISTEMA COLOIDAL Nº FASE DESPERSA MEDIO DISPERSANTE SISTEMA COLOIDAL EJEMPLO Sólido Líquido Sol Pintura, plasma sanguíneo, pastas, oro o azufre en agua 1. Líquido Líquido Emulsión Agua en benceno, leche, mayonesa. 2. Gas Líquido Espuma Espuma en cerveza, c rema batida, espuma de jabón. 3. Sólido Sólido Sol sólido Cristal de rubí, turquesa, esmeralda 4. Liquido Sólido Emulsión sólido Cuarzo lechoso; ópalo, mantequilla, gelatina, clara de huevo. 5. Gas Sólido Espuma sólido Piedra pomez, lava, marshmelos, esponja. 6. Sólido Gas Aerosol sólido Humos, polvo. 7. Líquido Gas Aerosol liquido Niebla, vaho, nube, neblina, pulverizado líquido. 8. Gas Gas ___________ Todos son soluciones. ENERGIA Capacidad de un sistema para producir o realizar trabajo. Es todo aquello capaz de producir un cambio o movimiento. Puede ser energía mecánica, energía eléctrica, energía química, energía atómica, energía calorífica. Espectro Electromagnético : Conjunto de ondas electromagnéticas que se propagan de manera ondulatorias y con velocidad constante, que es la de la luz, aproximadamente de 300.000 km/s. Las ondas electromagnéticas se dividen en luz visible, infrarroja, ultravioleta, rayos X, rayos gama, radiofrecuencia y microondas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. PROPIEDADES DE LA MATERIA ORDINARIA I. De acuerdo al estado físico en que se presenta: a. Propiedades generales Las presentan los sistemas materiales básicos sin distinción y por tal motivo no permiten diferenciar una sustancia de otra. Algunas de las propiedades generales son extensivas. Ejm. inercia, densidad, masa, peso, indestructibilidad, Extensión o volumen, Atracción, Divisibilidad, Impenetrabilidad, temperatura, etc. b. Propiedades Específicas Las presentan sistemas particulares, las presentan alguno de los estados físicos y determina al tipo de sustancia Ejm. dureza, ductibilidad, compresibilidad, tensión superficial, etc. II. De acuerdo a la influencia de la Masa a. Propiedades extrínsecas o extensivas Son las cualidades que dependen de la cantidad de sustancia y son aditivas .Ejm: inercia, impenetrabilidad, porosidad, Cantidad de calor sensible, Cantidad molar. Volumen etc. b. Propiedades intrínsecas o intensivas Son las cualidades de la materia independientes de la cantidad que sustancia, es decir no dependen de la masa. No son aditivas y, por lo general, resultan de la composición de dos propiedades extensivas. Ejm. densidad, punto de fusión, punto de ebullición, el coeficiente de solubilidad, el índice de refracción, el módulo de Young, etc. III. De acuerdo como se obtienen a. Propiedades químicas Son aquellas propiedades distintivas de las sustancias que se observan cuando reaccionan, es decir, cuando se rompen o se forman enlaces químicos entre los átomos, formándose con la misma materia sustancias nuevas distintas de las originales. Ejm: oxidación, corrosividad de ácidos, poder calorífico o energía calórica, acidez, reactividad , etc. b. Propiedades Físicas Se manifiestan en los procesos físicos no se transforma la materia. Ejm: cambio de estado, la deformación, el desplazamiento, etc. EJERCICIOS 1. Responda verdadero (V) o falso (F) a las siguientes proposiciones: ( ) La química estudia la materia constituida por átomos y sólo los cambios físicos que en ella ocurren. ( ) La química sólo abarca el estudio de las propiedades químicas de la materia. ( ) La química estudiaa los elementos y compuestos, sus reacciones y la energía involucrada en las mismas. ( ) La Fisicoquímica estudia la composición, estructura y funciones de las moléculas complejas que forman sistemas biológicos e intervienen en procesos químicos vitales. a) VVVF b) VVFF c) VFVF d) FFVF e) VFFV 2. Respecto a la materia determine la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones: ( ) Es todo aquello que tiene masa, susceptible de cambios y transformaciones, posee inercia y extensión e impresiona nuestros sentidos. ( ) El peso de un cuerpo es una medida de la fuerza gravitacional que ejerce la Tierra sobre el mismo. ( ) Los cuerpos o sistemas son porciones limitadas de materia, que son nuestro objeto de estudio; pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos. ( ) La masa es una medida de la cantidad de materia contenida en un cuerpo, su valor no varía con la posición de éste. a) VVFV b) VVVF c) VVVV d) VFVF e) FVFV 3. Una sustancia química simple es la materia: a) Formada por varias clases de moléculas. b) Gaseosa. c) Líquida que como el agua de mar contiene varias sales disueltas. d) Formada por una sola clase de átomos. e) De alto peso molecular. 4. Las propiedades físicas de la materia pueden dividirse en dos grupos: Extensivas, que son las que dependen de la cantidad de materia presente. Intensivas, que son las que no dependen de la cantidades de materia. Tomando como referencia las definiciones anteriores, precise Ud ¿Cuál de las siguientes propiedades no es intensiva? a) El punto de ebullición. b) La densidad de los líquidos. c) La electronegatividad característica de cada elemento químico. d) La constante de equilibrio de una reacción química, a una temperatura determinada. e) La cantidad de calor requerido para calentar una sustancia líquida de 20ºC a 50ºC 5. En cuales de los siguientes casos se presenta una propiedad intensiva: I. Medición del radio atómico de diversos átomos. II. Determinación de la temperatura de ebullición alcohol etílico. III. Dureza del diamante. IV. Temperatura de inflamación de un aceite lubricante. V. Conductividad de un alambre de cobre. a) Sólo I y III b) Sólo II y IV c) Sólo I, II y III d) Sólo III, IV y V e) I, II, III, IV y V 6. Son fenómenos químicos: I. La explosión de la nitroglicerina. II. Oxidación del magnesio. III. Fijación del CO2 y H2O por las plantas en la fotosíntesis. IV. Combustión del propano. a) II y IV b) I y II c) I, II, III y IV d) II, III y IV e) I, II y IV 7. Respecto a la ciencia química, es incorrecto que: a) Es una ciencia natural experimental. b) Tiene como base la observación, la hipótesis y la experimentación. c) Estudia el movimiento de los cuerpos. d) Proporciona bases científicas para entender las propiedades de la materia e) Tiene como campo de acción la preservación de alimentos 8. En las siguientes relaciones sobre las ramas de la química, indique con verdadero (V) o falso (F): Química analítica : Análisis de agua dura ( ) Química Nuclear : Velocidad de una reacción ( ) Química orgánica : Oxidación de alcoholes ( ) Bioquímica : Catalizador biológico ( ) Petroquímica : Cracking del petróleo ( ) a) VVVVV b) VFVVF c) VFVVV d) FFVVV e) VFFVV 9. ¿Qué proposición es correcta? a) El agua siempre ebulliciona a 100ºC. b) El paso del estado sólido a líquido se llama solidificación c) La sublimación directa implica el cambio del estado sólido al gaseoso con pérdida de energía d) Los metales no pueden llegar al estado gaseoso e) Siempre que ocurre un cambio químico, a la vez ocurre un cambio físico 10. Un analista desea sacar a la venta un jugo de frutas a partir del yacón, para lo cual saco producto de prueba a la cual le realizó las siguientes determinaciones ; determinó la acidez y el contenido de azucares(1) la densidad, la temperatura de cambio de estado y la velocidad de descomposición del producto(2), Así mismo desea determinar la composición y las propiedades de las sustancias presentes en el yacon(3) .Para realizar todas estas determinaciones se requiere el conocimiento de que ramas de la química, según los números indicados respectivamente; a) Química analítica, q. general, q inorgánica b) Química del yacon, q analítica, q general c) Química analítica cualitativa, q analítica cuantitativa, q general d) Química analítica , q física, q orgánica e) Química física, q del ambiente, q orgánica 11 .Un estudiante colocó en un vaso agua pura, y en un segundo vaso adicionó agua con cianuro, y olvido rotular cada uno de los vasos que permitiera identificarlos; indique de los procedimientos indicados a continuación ¿cuál será el más apropiado para identificar el contenido de cada vaso a) Saborear un sorbo de cada vaso. b) Filtrar para separar componentes c) Determinar el contenido de cianuro precipitándolo con NaCl d) Determinar la temperatura de cambio de estado e) No se puede identificar. 12. Un material homogéneo de composición constante se denomina: a) Sustancia b) Solución c) Coloide d) Mezcla heterogénea e) Mezcla homogénea 13. Respecto a las sustancias, es correcto que: a) Los elementos son sustancias, los compuestos no. b) Los compuestos químicamente no se pueden dividir en elementos. c) Los elementos que forman el agua conservan sus propiedades químicas. d) El propano es una sustancia que se descompone por procedimientos mecánicos. e) La glucosa se representa mediante fórmula química 14. Respecto a los compuestos químicos, marque verdadero (V) o falso (F): ( ) Toda sustancia no es compuesto químico. ( ) Están formados por átomos de dos o más elementos diferentes. ( ) Se descomponen en sus elementos. ( ) El agua es un sistema heterogéneo. a) V F F V b) F V V F c) F V V V d) V F V F e) V V V F 15. De los siguientes ejemplos: I) Latón II) Neblina III) Bronce IV) Almidón en agua V) Acero VI) Clara de huevo Constituyen mezclas homogéneas: a) I, II, III b) I, III, V c) II, IV, VI d) II, III, IV e) IV, V, VI 16. Una probeta cerrada al vacío contiene alcohol al 60% hasta las 2/3 partes y 4 gramos de NaCl. Entonces el sistema es: a) Cuaternario y trifásico b) Binario y tetrafásico c) Unitario y monofásico d) Binario y trifásico e) Ternario y difásico 17. Respecto a los cambios de la materia, es correcto que: a) La condensación es un cambio químico b) En la molienda de los minerales se da un cambio químico c) La evaporación del agua implica un cambio en su estructura interna d) Se altera la composición de las sustancias en la ruptura de un trozo de carbón e) La fragmentación es un cambio físico 18. ¿Cuál de las proposiciones siguientes describen cambios químicos? I) El sodio al ser cortado en medio inerte se empaña rápidamente. II) El jugo de naranja congelado se reconstituye agregándole agua. III) Una cucharada de azúcar se disuelve en una taza de té luego de agitarla. IV) Dependiendo de la cantidad de aire que ingresa por el interior de un mechero Bunsen, entonces el color de la llama puede cambiar de amarillo a azul. V) En un tubo de ensayo se queman una mezcla de azufre y limaduras de hierro a) I y IV b) I y V c) II y IV d) III y V e) IV y V 19. No es ejemplo de mezcla homogénea a) Agua potable b) Sangre c) Salmuera d) Acido muriático e) Suero fisiológico 20.No es ejemplo de sistema coloidal a) homo b) gelatina c) arena d) esponja e) vinagre 21. Acerca de las mezclas podemos decir que I - Las mezclas se caracterizan porque: las componentes de las mezclas conservan sus propiedades,. II.- Intervienen en proporciones variadas, en ellos hay diferentes clases de moléculas, III.-cuando son homogéneas se pueden fraccionar y cuando son heterogéneas se pueden separar en fasesIV.-Las mezclas se caracterizan porque: las componentes de las mezclas conservan sus propiedades V.-, intervienen en proporciones variadas, en ellos hay diferentes clases de moléculas SON CIERTAS; a) I,II,IV,V b) II y III c) II, III, IV d) sólo II e) todas CLAVES: 1.d 2.c 3.d. 4.e. 5.e. 6.c. 7.c. 8.c. 9.e. 10.d. 11.d. 12.a. 13.e. 14.e. 15.b. 16.e. 17.e. 18.e. 19.b. 20.e. 21.e. Estructura del Átomo · En la actualidad, el minúsculo átomo es considerado un inmenso vacío, constituido básicamente por un núcleo y una envoltura electrónica. · El átomo en su estado fundamental es eléctricamente neutro, porque tiene la misma cantidad de protones (cargas eléctricas positivas) y de electrones (cargas eléctricas negativas). · El átomo es un micro sistema energético en completo equilibrio con una estructura interna muy compleja donde existe una gran variedad de partículas sub atómicas como por ejemplo: electrón, muón, high, hadrón, quark, etc. 1. PARTÍCULAS SUBATÓMICAS FUNDAMENTALES Núcleo Atómico. Fue descubierto por Rutherford, es la parte central del átomo y tiene carga eléctrica positiva. Es extremadamente denso porque en su interior se concentra prácticamente toda la masa del átomo, siendo sus partículas fundamentales los protones y neutrones (nucleones). Da la identidad del átomo; y no interviene en las reacciones químicas ordinarias. Nube Electrónica Está constituida por los electrones que tiene el átomo en torno al núcleo. El electrón (descubiertos por Thompsom) es una partícula con masa prácticamente despreciable y carga eléctrica negativa. El movimiento veloz y complejo del electrón genera al orbital atómico. En una reacción química ordinaria, interactúan los electrones de valencia de un átomo con los electrones de valencia de otro átomo. PARTÍCULA DESCUBIERTO POR: CARGA ABSOLUTA CARGA RELATIVA MASA ABSOLUTA MASA (UMA) PROTÓN RUTHERFORD 1919 +1,6 x 10-19C +1 1,672 x 10-24g 1 NEUTRÓN CHADWICK 1932 0 0 1,675 x 10-24g 1 ELECTRÓN THOMPSON 1897 -1,6 x 10-19C -1 9,109 x 10-28g 0,000545 2. NÚMERO ATÓMICO O CARGA NUCLEAR (Z). Es el número de protones que tiene el núcleo de un átomo. Z = # p+ En un átomo eléctricamente neutro, el número atómico también indica el número de electrones del átomo. “Z” es el criterio utilizado para la ubicación de los elementos en la Tabla Periódica. Fue el científico inglés H. Moseley quien dedujo un método para calcular el número atómico de los elementos químicos. 3. NUMERO DE NEUTRONES (n) Número de partículas neutras que contiene el núcleo de un átomo, n = A – Z 4. NUMERO DE MASA (A). Es la suma del número de protones y neutrones (número de nucleones fundamentales) que tiene el núcleo de un átomo. A = # p+ + # nº Una expresión más simple de la anterior es: A = Z + n “A” y “Z”, denominados los números identificatorios del átomo, y son colocados alrededor del símbolo químico del elemento en cualquiera de las formas siguientes: E – A , o NÚMEROS CUANTICOS Los números cuánticos son parámetros numéricos que describen los estados energéticos del electrón. Los números cuánticos son cuatro. a) Número Cuántico Principal ( n ) · Determina el tamaño del orbital y la energía del nivel. · Indica el nivel energético en el que se encuentra girando el electrón. · Toma valores de números enteros y positivos: 1,2,3,4,5,6,7,... (representación cuántica). A “n” se le puede asignar valores literales: K,L,M,N,O,P,Q, ... (representación espectroscópica) b) Número Cuántico Secundario (ℓ ) · También es denominado número cuántico azimutal, subsidiario o de momento angular. · Indica la forma que tiene el orbital atómico. · Toma valores de números enteros y positivos comprendidos en el rango entre 0 (valor mínimo de ℓ ) y ( n – 1 ) (valor máximo de ℓ ). n ℓ Tipo de orbital Forma (s) del orbital (es) Número de orbitales 1 0 s ( sharp ) esférica 1 2 0 1 P ( principal ) dilobular 3 ( px, py, pz ) 3 0 1 2 d ( diffuse ) tetralobular dilobular 4 (dxy, dxz, dyz, d(x2-y2) 1 ( dz2) 4 0 1 2 3 f fundamental) complejos 7 · Los niveles energéticos se dividen en subniveles (subcapas), de la manera siguiente: Nivel Subniveles Nivel Subniveles 1 1s 5 5s, 5p, 5d, 5f 2 2s, 2p 6 6s, 6p, 6d 3 3s, 3p, 3d 7 7s, 7p 4 4s, 4p, 4d, 4f c) Número Cuántico Magnético ( m / mℓ ) · Indica la orientación que toma el orbital atómico en el espacio, con respecto a los tres ejes coordenados. · Toma valores de números enteros negativos y positivos comprendidos en el rango entre –ℓ y +ℓ, incluyendo el valor 0. · El número de valores que toma “m”, se puede calcular con la fórmula ( 2ℓ + 1 ), y esta cantidad de valores indica el número de orbitales que tiene el subnivel correspondiente. Valor de “ℓ” Valores de “m” Número de valores de “m” ( 2ℓ + 1 ) Número de orbitales 0 (s) 0 1 1 1 (p) -1,0,+1 3 3 2 (d) -2,-1,0,+1,+2 5 5 3 (f) -3,-2,-1,0,+1,+2,+3 7 7 d) Número Cuántico de Spin ( s / ms ) · También es denominado número cuántico de giro. · Indica el sentido de rotación que tiene el electrón alrededor de su eje que imaginariamente pasa por su centro. · Si el electrón gira en sentido antihorario, se le asigna un número cuántico de spin de +1/2 ( ). · Si el electrón gira en sentido horario, se le asigna un número cuántico de spin de –1/2 ( ). Número Cuántico Determina para el electrón Define para el Orbital Energético o Principal (n) El nivel principal de energía. El tamaño o volumen efectivo. De momento angular, Secundario, Azimutal o Subsidiario (ℓ) El subnivel donde se encuentra dentro de un determinado nivel de energía. La forma geométrica espacial. Magnético (m) El orbital donde se encuentra dentro de un subnivel determinado. La orientación espacial que adopta bajo la influencia de un campo magnético externo. Spin Magnético (s) El sentido de rotación o giro alrededor de su eje imaginario. -------------------- Cuando nos referimos a la ubicación del electrón en el átomo, debemos utilizar determinadas regiones del espacio en donde existe la máxima probabilidad ( 90 %) de encontrar al electrón. A tales regiones de mayor probabilidad se les denomina ORBITALES o REEMPE. EJERCICIOS 1. Designe los electrones correspondientes a los números cuánticos indicados: (4, 3, 0,+1/2) (2, 1,-1,+1/2) (3, 1,+1,-1/2) (5, 2, 0,-1/2) 2. Indicar los números cuánticos de los electrones: 2s2,3d6,5p2,3p6 DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNICA a) Definición.- Es la ubicación de los electrones que tiene un átomo en sus respectivos niveles, subniveles y orbitales. b) Principios b.1. Principio de AUFBAU (Regla de Construcción): “El llenado de los subniveles energéticos se efectúa desde los que tienen menor energía hacia los de mayor energía“(energía relativa). El orden en que se llenan los subniveles es: K = 1 1s 2He L = 2 2s 2p 10Ne M = 3 3s 3p 3d 18Ar N = 4 4s 4p 4d 4f 36Kr O = 5 5s 5p 5d 5f 54Xe P = 6 6s 6p 6d 86Rn Q = 7 7s 7p CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA KERNEL O SIMPLIFICADA Consiste en realizar la distribución electrónica haciendo uso de la configuración electrónica de un gas noble. [2He]; [10Ne]; [18Ar]; [36Kr]; [ 54Xe]; [86Rn ] Energía relativa de un subnivel ( Er ).- Se determina con la siguiente fórmula: Er = n + ℓ donde: n = valor del número cuántico principal ℓ = valor del número cuántico secundario Cuando dos subniveles tienen la misma Er, sus orbitales son denominados “degenerados”. En este caso, el subnivel que pertenece al mayor nivel, es el de mayor energía (menosestable). Ejemplo: 2s, 3p, 4s, 5f. Er del 2s ; n = 2 y ℓ= 0, por lo que Er = 2 Mayor Er es 5f: Er = 5 + 3 = 8. Orbítales degenerados 3p (Er = 4) y 4s (Er = 4). Se llena primero 3p por que tiene menor n. Elementos Anómalos (Antiserruchos).- Son aquellos que no cumplen estrictamente con el principio de AUFBAU. La anomalía consiste en la migración, por lo general de un electrón (a veces 2 electrones), de un subnivel ns a un subnivel (n-1) d (a veces del subnivel (n-2) f al subnivel (n – 1) d). Los elementos anómalos son: ANOMALÍAS DE LA DISTRIBUCION ELECTRÓNICA La migración o el traslape de electrones de un orbital a otro se realiza con la finalidad de buscar una mayor estabilidad electrónica. Las anomalías por periodos más importantes son: Migra 1ē Periodo 4 : 24Cr y 29Cu 4s 3d Migra 1ē Periodo 5 : 41Nb y 42 Mo 44Ru + 45Rh 47Ag 5s 4d Migra 2ē 46Pd : 5s 4d Migra 1ē Periodo 6 : 78Pt y 79Au 6s 5d Migra 1ē 57La 58Ce y 64Gd: 4f 5d Migra 1ē Periodo 7 : 89Ac 91Pa 92U 93Np 96Cm y 97Bk 5f 6d Migra 2ē 90Th : 5f 6d b.2. Principio de exclusión (W. Pauli).- “En un átomo no puede existir dos electrones cuyos 4 valores de números cuánticos sean iguales; al menos debe diferenciarse en el spin”. Un orbital atómico puede tener un máximo de dos electrones, los cuales deben tener signos contrarios para sus números cuánticos de spin. Subnivel Número máximo de electrones s 2 p 6 d 10 f 14 b.3. Principio de máxima multiplicidad (Regla de F. Hund).- “Un orbital no puede tener dos electrones si es que hay otros orbitales del mismo subnivel que no tienen por lo menos un electrón”. Ejemplo: a) 24 Cr : 1s22s22p63s23p64s23d4 (Falso) 1 e- del 4s2 pasa al 3d, entonces: 24Cr : 1s22s22p63s23p64s13d5 (Correcto) b) 29Cu : 1s22s22p63s23p64s23d9 (Falso) 1 e- del 4s2 pasa al 3d, entonces: 29Cu : 1s22s22p63s23p64s13d10 (Correcto) Los IONES, partículas cargadas que se forman cuando un átomo o un grupo de átomos neutros ganan o pierde uno o más electrones. Cuando # p+ = # e- , se trata de un átomo neutro Cuando # p+ ≠ # e- , entonces es un ION que puede ser: Catión (+): # p+ > # e- Anión (-) : # p+ < # e- (ZXA)q #e = Z + ( q ), si es catión q es positivo y si es anión q es negativo. EJERCICIOS 1. Con respecto al subnivel “p” presenta, son ciertas: I. Número secundario = 2 II. Se encuentra en todos los niveles. III. Seis electrones máximo IV. Sólo dos electrones V. En 4p3 , s = + ½ VI. Tres orbitales a) I, II, III b) II, III, V c) III, IV, V d) III, V, IV e) N.A. 2. ¿Cuáles son los posibles valores de ℓ (número cuántico azimutal ) para el número cuántico principal igual a : a) 2 b)4 c)1 d)3 3. ¿Cuáles son los valores de m (número cuántico magnético)para los sgts. Valores de ℓ (número cuántico secundario).: a) 0 b)2 c)3 d)1 4. Designar al electrón en cada caso: a) 5,1,+1, - ½ b) 4,1, +1, + ½ c) 5, 0, 0, + ½ d) 3, 2, +1, + ½ 5.¿Cuáles son los números cuánticos de…? a) 4d3 = b) 3p5 = c) 5s2 = d) 6s1 = 6. Hallar Z (número atómico) del elemento cuyo último electrón tiene los siguientes números cuánticos: a) 3, 1, 0, + 1/2 b) 4, 3, +2,+ 1/2 c) 5, 3, -2, + 1/2 d) 6, 1, 0, - 1/2 7. Hallar los números cuánticos del último electrón distribuido para los sgts elementos a) 12Mg b) 17Cl c) 11Na d) 20Ca 8. Hallar el número de protones, neutrones y electrones de los sgts. Elementos a) 8O16 b)20Ca40 c)19K39 d) 56Ba137 e)Ca+2 f) O-2 g) 29Cu+2 TABLA PERIODICA 1. BASES ACTUALES DE LA TABLA PERIÓDICA Los elementos químicos están ubicados en la Tabla Periódica por orden creciente y correlativa de sus números atómicos ( Z ). Todos aquellos elementos que tienen D.E. externa semejante, constituyen grupos en la T.P. Los elementos de un grupo tienen propiedades químicas semejantes. 2. LEY PERIÓDICA ACTUAL “Las propiedades químicas de los elementos y algunas de sus propiedades físicas son función periódica del valor de su número atómico”. Esta ley fue enunciada por Henry Moseley (1913). 3. DESCRIPCIÓN DE LA TABLA PERIÓDICA (T.P) · El perfil actual de la T.P. fue diseñada por el alemán J. Werner, la cual es conocida como la T.P. en su forma larga. · Está constituida por 7 filas (hileras horizontales) denominadas PERIODOS. Período Elementos N° de elementos 1 1H, 2He. 2 2 3Li a 10Ne 8 3 11Na a 18Ar 8 4 19K a 36Kr 18 5 37Rb a 54Xe 18 6 55Cs a 86Rn 32 7 87Fr a ... (*) Incompleto · Desde el elemento 57La hasta el elemento 71Lu, están ubicados en la parte inferior de la T.P., con el nombre de LANTÁNIDOS, y pertenecen al período 6 grupo 3 ( III B ). · Desde el elemento 89Ac hasta el elemento 103Lr, están ubicados en la parte inferior de la T.P., con el nombre de ACTINIDOS, y pertenecen al período 7 y grupo 3 ( III B ) · Período: Indica el número de niveles que necesita el átomo para alojar a todos sus electrones. · GRUPOS · Está constituida por 18 columnas (Hileras verticales) denominadas GRUPOS o FAMILIAS. Los grupos son: “A” y “B”. · La FAMILIA “A” está formada por los grupos 1 (I A), 2 (II A) y desde 13 (III A) hasta el 18 (VIII A). A estos elementos se les denomina Elementos Representativos. La D.E. de sus átomos neutros terminan en “s” o “p”. · La FAMILIA “B” está formada desde el grupo 3 (III B) hasta el 12 (II B). A estos elementos se les denomina Elementos de Transición. La D.E. de sus átomos neutros terminan en “d” o “f”. · Los elementos conocidos como Lantánidos y Actínidos, son denominados elementos de Transición Interna. Son aquellos cuya D.E. de sus átomos neutros terminan en el subnivel "f". · Grupo A.- El número del grupo indica la cantidad de electrones que tiene el átomo en su último nivel de energía (electrones de valencia). · Grupo B.- El número de grupo se determina en algunos casos , sumando los electrones de la capa de traslapamiento ns y (n+1)d . El numero de grupo será esta sumatoria si la misma es mayor o igual a 8 . . Si la sumatoria es mayor de 8 hasta 10 , los elementos pertenecen al grupo VIII B . . Si la sumatoria de estas capas es mayor de 10 , el número de grupo se determina con los electrones de la última capa ns. · Algunos grupos de la T.P. reciben nombres especiales IUPAC Grupo Denominación D.E. externa 1 I A Metales alcalinos, excepto el H n s1 2 II A Metales alcalino – térreos n s2 3 III B n s2 , (n-1)d1 4 IV B n s2 , (n-1)d2 5 V B n s2 , (n-1)d3 6 VI B n s1 , (n-1)d5 * 7 VII B n s2 , (n-1)d5 8 VIII B Ferromagnéticos n s2 , (n-1)d6 9 VIII B Ferromagnéticos n s2, (n-1)d7 10 VIII B Ferromagnéticos n s2 , (n-1)d8 11 I B Metales de acuñación n s1 , (n-1)d10 12 II B Elementos puente n s2 , (n-1)d10 IUPAC Grupo Denominación D.E. externa 13 III A Térreos n s2, np1 14 IVA n s2, np2 15 V A n s2, np3 16 VI A Calcógenos o anfígenos n s2, np4 17 VII A Halógenos n s2, np5 18 VIII A Gases nobles n s2, np6 * Excepto: Wolframio ó Tungsteno · La T.P. también clasifica a sus elementos en metales, metaloides y no metales. ( METALES NO METALES METALOIDES METALES IA IIA TABLA PERIÓDICA: METALES, NO METALES Y METALOIDES ) METALES NO METALES SEMIMETALES - Son sólidos excepto el Hg que es líquido - Poseen alta conductividad eléctrica y térmica. - En reacciones químicas pierden e- (oxidación), son agentes reductores - Son sólidos y gaseosos, excepto el Br2 que es líquido - Son malos conductores eléctricos y térmicos. - En las reacciones químicas generalmente ganan e-, son oxidantes. - Todos son sólidos - Su conductividad eléctrica aumenta con la temperatura. - En combinaciones ganan o pierden e- CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS POR BLOQUES Considerando el último subnivel enla distribución electrónica de los elementos, éstos se clasifican en cuatro bloques (s, p, d y f lo que permite identificar el grupo al cual pertenece cada elemento. El elemento cuya configuración electrónica termina en subnivel "s" o "p" es representativo (grupo A); si la configuración electrónica termina en sub nivel "d" es un elemento de transición (grupo B); y si la configuración termina en subnivel f, es un elemento de transición interna o tierra rara (grupo IIIB). La clasificación por bloques, permite ubicar un elemento en la tabla periódica, es decir, indicar el número de período y el número de grupo. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LOS ELEMENTOS POR SU GRUPO A. Metales Alcalinos Grupo I-A · No se encuentran libres en la naturaleza, están formando compuestos (especialmente óxidos y sales) · Se pueden obtener puros por procesos electroquímicos a partir de sus sales · Poseen baja densidad, por lo tanto son metales ligeros o livianos. · Poseen alta reactividad química · El Na y K reaccionan vigorosamente con el agua. B. Metales Alcalinas Térreos: Grupo II-A · No se encuentran libres en la naturaleza, se encuentran formando compuestos. · El calcio y el magnesio son los más abundantes en la corteza terrestre, principalmente en forma de carbonatos y sulfatos; el berilio, estroncio y bario son los menos abundantes. · Todos los isótopos del radio son radioactivos y muy escasos. · Son de color blanco plateado, maleables, dúctiles, ligeramente más duros que sus vecinos del grupo IA y posen baja densidad, por lo que son considerados también como metales livianos. · Son menos reactivos que los metales del grupo IA · El Ca, Sr. y Ba reacciona con H2O lentamente a 25ºC para formar hidróxido e hidrógeno (H2) C. Anfígenos o Calcógenos (VI-A) Oxígeno · Gas incoloro y diatómico (O2), poco saludable en H2O (aún así la vida acuática se debe a la presencia de O2(g) disuelto en ella). · Entre sus usos comunes tenemos: en tratamiento de aguas negras (servidas), blanqueador de la pulpa y del papel, en medicina para superar dificultades respiratorias y en muchas reacciones inorgánicas y orgánicas. Azufre: · Es un sólido verde amarillo, se emplea en la fabricación de ácido sulfúrico, pólvora negra, vulcanización del caucho, etc. Selenio · Es un sólido, cuyo color varía de rojizo a gris, posee conductividad eléctrica, muy sensible a la luz, por ello se emplea en fotocopiadoras y celdas solares. D. Halógenos (VIIA) · El nombre halógeno proviene de un término griego que significa formador de sales, porque la mayoría de ellos se les encuentra formando sales en las aguas marinas · Poseen moléculas biatómicas: F2, Cl2, Br2, I2 y At2 Siendo este último radiactivo. · Son los elementos no metálicos de alta reactividad química · Su poder oxidante disminuye al descender en el grupo · En general, son tóxicos y antisépticos. Cuyo orden es: F2 > Cl2 > Br2 > I2 E. Gases nobles (VIIIA) He, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn · Son gases incoloros e inodoros y todos tuenen puntos de ebullición y de fusión extremadamente bajos. · Se denominan también gases raros, por la escasez que tienen respecto a los otros elementos f. Metales de transición (Grupos B) La diferencia de los metales de los grupos 1 y 2, los iones de los elementos de transición pueden tener múltiples estados de oxidación estables ya que pueden perder electrones d sin un gran sacrificio energético. Sus combinaciones son fuertemente coloreadas y paramagnéticas · Sus potenciales normales suelen ser menos negativos que los de los metales representativos, · estando entre ellos los llamados metales nobles. · Pueden formar aleaciones entre ellos. · Son en general buenos catalizadores. · Son sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio) · Forman complejos iónicos. EJERCICIOS 1.Hallar la distribución electrónica, subniveles, niveles, # cuánticos de: a) 12Mg e) 78Pt +1 b) 29Cu f) 46Pd c) 13Al+3 g) 35Br-1 d) 78Pt 2¿Cuántos orbitales desapareados hay en cada uno de los siguientes iones: 16S2- -17Cl1- y 28Ni2+ respectivamente: a) 2, 1, 2 b) 0, 1, 2 c) 1, 2, 0 d) 0, 1, 0 e) 0, 0, 2 3. Sobre la conformación de la tabla periódica, señale verdadero (V) o Falso (F) según corresponda : ( ) Tiene 7 periodos de diferentes tamaños. ( ) Existen 16 grupos, cada uno con la misma cantidad de elementos. ( ) Los grupos “B” corresponden a los elementos de transición. a) VVV b) VVF c) VFV d) VFF e) FFF 4. Marque la secuencia correcta para la tabla periódica moderna, con verdadero (V) o falso (F) según corresponda: ( ) Los elementos están ordenados en grupos y periodos. ( ) Para la IUPAC sólo tiene grupos “A” y “B”. ( ) Los elementos se pueden ordenar en 4 bloques: s, p, d, f. a) VVV b) VFV c) FFF d) FVF e) VFF 5. Si un átomo pertenece al grupo III”A” y al cuarto periodo. ¿Cuántos electrones posee su átomo cuando se ioniza a X3+ ? a) 25 b) 26 c) 27 d) 28 e) 29 6. Sobre la clasificación por bloques de la tabla periódica, que alternativa es correcta: a) En la tabla periódica todos los metales son sólidos a temperatura ambiente. b) Los elementos del mismo grupo tienen igual numero atómico. c) Son 6 gases nobles y 10 elementos gaseosos a presión normal y temperatura ambiente. d) Los elementos representativos tienen configuraciones electrónicas que terminan en orbitales “s” o “p”. e) Los elementos se agrupan en 08 columnas o grupos según la IUPAC 7. Sobre la clasificación por bloques de la tabla periódica, que alternativa es correcta: a) En la tabla periódica todos los metales son sólidos a temperatura ambiente. b) Los elementos del mismo grupo tienen igual número atómico. c) Son 6 gases nobles y 10 elementos gaseosos a presión normal y temperatura ambiente. d) Los elementos representativos tienen configuraciones electrónicas que terminan en orbitales “s” o “p”. e) Los elementos se agrupan en 08 columnas o grupos según la IUPAC 8. El átomo de un elemento presenta 12 e- en subniveles con número cuántico secundario 2. Determina su grupo y periodo en la Tabla Periódica a) IV A, 5 b) V A, 5 c) IV B, 5 d) VI A, 5 e) III A, 5 9.¿Cuál es el grupo y periodo de un elemento, cuyo átomo presenta 10 electrones en los subniveles principales? a) III A; 3 b) V A; 3 c) VI A; 3 d) VII A; 3 e) III B; 3 10.El último electrón de un conjunto de átomos de elementos diferentes tiene por notación cuántica: I) 3, 0, 0, +1/2 II) 2, 1, + 1, +1/2 III) 2, 1, +1, -1/2 Indique la relación correcta elemento (E) - ubicación. E PERIODO GRUPO a) I 3º IIA b) II 2º VIIA c) III 4º IIA d) I 4º IA e) II 2º VA 11. La distribución electrónica de un átomo neutro en su estado basal es 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p2. A partir de esta información deduzca en el orden respectivo: I. Número de electrones no apareados II. Número de electrones en la capa de valencia III. Número atómico a) 4, 4, 14 b) 2, 4, 14 c) 3, 2, 14 d) 3, 6, 16 e) 4, 8, 4 12.¿Cuántos orbitales desapareados hay en cada uno de los siguientes iones: 11Na+1-16S-2 y 24Cr+3: 13.Para un elemento cuyo átomo está en el periodo 4 y Grupo IVA señale verdadero (V) o falso (F): ( ) Es un carbonoide ( ) Su número atómico es 22 ( ) Es un metaloide ( ) Su configuración es [Ar], 4s2, 3d10, 4p2 a) VVVV b) FFVV c) VFVV d) VVVV e) FFFF 14.¿Cuántos electrones de enlace o de valencia tiene el Mg (Z = 12)? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 64 ENLACES QUÍMICOS Y FISICOS INTRODUCCIÓN Son fuerzas de naturaleza electromagnética (eléctrica y magnética) predominantemente eléctrica que unen a los átomos y las moléculas. Si estas fuerzas unen átomos entre sí con el objetivo de formar moléculas, sistemas cristalinos, compuestos o iones poliatómicos, se llama enlace químico. Si unen moléculas polares y no polares se llama, físico o inter molecular y es determinante enlas propiedades macroscópicas de las fases condensadas de la materia PRINCIPIO FUNDAMENTAL Los átomos y moléculas forman enlaces químicos con la finalidad de adquirir un estado de menor energía, para tener mayor estabilidad. En el caso de los átomos, la estabilidad se reflejará en un cambio de su configuración electrónica externa. REGLA DEL OCTETO (Estabilidad química). Los átomos tienen la tendencia de completar su última capa con ocho electrones, es decir ser isoelectrónicos con un gas noble". Existen elementos que no cumplen con esta regla como es el Hidrógeno, Litio, Helio, se adecuan a la Regla del DUETO (2e- en la última capa). ELECTRONEGATIVIDAD Linus Pauling definió la electronegatividad como La capacidad que tienen los átomos de atraer y retener los electrones que participan en un enlace químico. La electronegatividad se ha establecido en escala de 0 hasta 4. Pauling asignó de manera arbitraria un valor de 4 al fluor que es el elemento con más capacidad para atraer electrones. En química los valores de electronegatividad de los elementos se determinan midiendo las polaridades de los enlaces entre diversos átomos. La polaridad del enlace depende de la diferencia entre los valores de electronegatividad de los átomos que lo forman .Debe recordarse que en la tabla periódica la electronegatividad aumenta al avanzar en un período y disminuye bajando en un grupo. Tabla de electronegatividades 1. ENLACES QUÍMICOS O INTRAMOLECULARES a) Definición.- Fuerzas de atracción que mantienen unidos a los átomos en los compuestos. b) Tipos: b.1. Iónico o electrovalente · Fuerzas de atracción electrostática originada por transferencia de electrones entre un metal (catión) y un no metal (anión). · Este enlace se encuentra formando la estructura de los compuestos iónicos, con excepciones como por ejemplo: BeO, BeCl2, AlCl3, BeBr2, BeF2, BeI2. · Los compuestos iónicos son sólidos cristalinos a temperatura ambiente. Tienen alta temperatura de fusión. En solución acuosa o fundidos conducen la corriente eléctrica, pero en estado sólido no. · Existe reglas empíricas que indican EN > 1,7 EN = Diferencia de Electronegatividad Ejemplo: b.2. Enlace metálico · Es propio de los elementos metálicos que les permite actuar como molécula monoatómica. Los electrones se trasladan continuamente de un átomo a otro, generando una densa nube electrónica. · Se presenta en todos los metales y aleaciones, ejemplo: latón (Cu + Zn), bronce (Cu + Sn). · Este enlace da origen a propiedades como: · Brillo metálico · Conductividad eléctrica · Maleabilidad y ductibilidad b.3. Enlace Covalente. · Es la fuerza electromagnética que mantiene unidos a átomos que comparten mutuamente pares de electrones, generalmente son no metálicos (con algunas excepciones como NH4Cl; NH4NO3; (NH4)2SO4, y adquieren configuración de un gas noble. Este tipo de enlace genera moléculas (compuestos moleculares). · A temperatura ambiente pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos, ejemplos: SiO2 (s),H2O (l), CO2 (g). · Son generalmente insolubles en agua, pero solubles en disolventes apolares, tienen bajas temperaturas de fusión y ebullición. Son aislantes por lo mal que conducen la corriente eléctrica. · Existe una regla práctica ( EN < 1,7 ) Puede ser: Simple.- Cuando los átomos enlazados comparten un par de electrones. Doble.- Cuando los átomos enlazados comparten dos pares de electrones. Triple.- Cuando los átomos enlazados comparten tres pares de electrones. Enlace Covalente Apolar o Puro.- Cuando los átomos comparten equitativamente los electrones de enlace. Generalmente participan átomos del mismo elemento no metálico, con igual electronegatividad. Se originan moléculas apolares.Se cumple que: ( EN = 0 ) Ejemplo : O2, H2, N2,, CO2, , CH4, CCl4, CS2, AlCl3, BeCl2 son apolares por simetría. Enlace Covalente Polar.- Es cuando los electrones enlazantes no son compartidos en forma equitativa por los átomos, esto debido a que uno de ellos es más electronegativo que el otro. Se cumple la diferencia de electronegatividad: ( O < EN < 1,7 ) Ejemplo:: HF, HCl, SO3, HNO3, H2O, NH3 · Covalente Normal: Cuando cada átomo aporta igual número de electrones. · Covalente Coordinado ó Dativo: Sólo uno de los átomos aporta el par de electrones enlazantes. Ejm: H3PO4, SO2, SO3 RESUMEN; · Para el compuesto AB: · Si | ENA – ENB | 1.7 Enlace iónico · Si 0.4 <| ENA – ENB | < 1.7 Enlace covalente POLAR · Si | ENA – ENB | < 0.4 Enlace covalente NO POLAR 2. ENLACES FÍSICOS O INTERMOLECULARES Son aquellas fuerzas que mantienen unidas a las moléculas iguales o diferentes (polares y/o apolares) para dar lugar a los estados condensados de la materia (líquidos y sólidos) y permiten explicar propiedades de la materia como por ejm. La solubilidad, las temperaturas de cambio de estado.. Tipos: 1. Interacciones dipolo-dipolo · Fuerza de atracción electrostática que se da entre moléculas polares, de manera que el extremo positivo de uno de ellos atrae el extremo negativo de otro, y así sucesivamente. · Enlace Puente de Hidrógeno.- Es un tipo de enlace especial de enlace dipolo – dipolo, es muy fuerte y se manifiesta entre el par electrónico de un átomo de alta EN como fluor, oxígeno o nitrógeno y el núcleo de un átomo de hidrógeno prácticamente libre de electrones: HF; NH3; H20; H2O2; R – OH; R – COOH. 2. Interacciones dipolo-dipolo inducido · Fuerza de atracción entre una molécula polar (dipolo permanente) y el dipolo inducido (átomo o molécula no polar). 3. Fuerzas de London · Se denominan así en honor al físico- químico alemán Fritz London (1 930), también son denominadas fuerzas de dispersión; antiguamente se les llamaba también fuerzas de Van der Walls. Actualmente, fuerzas de Van der Walls involucra a todas las interacciones o fuerzas intermoleculares. · Fuerza de atracción electrostática muy débil producida entre dipolos no permanentes, es decir, entre un dipolo instantáneo y un dipolo inducido correspondiente a dos átomos o dos moléculas que se encuentran a una distancia de 5 a 10 °A entre sí. · Esta clase de fuerzas existen entre especies de todo tipo, ya sean moléculas neutras, iones, moléculas polares y no polares, cuando las sustancias se encuentran en estado líquido o sólido. · La intensidad de las fuerzas de London es directamente proporcional al peso molecular. 4. Interreacciones iónicas Son interacciones que ocurren a nivel de catión-anión, entre distintas moléculas cargadas, y que por lo mismo tenderán a formar una unión electrostática entre los extremos de cargas opuestas, lo que dependerá en gran medida de la electronegatividad de los elementos constitutivos. Un ejemplo claro de esto, es por ejemplo lo que ocurre entre los extremos Carboxilo ( − COO − ) y Amino de un aminoácido, péptido, polipéptido u proteína con otra Fuerzas ion-dipolo Estas son interacciones que ocurren entre especies con carga. Las cargas similares se repelen, mientras que las opuestas se atraen. Es la fuerza que existe entre un ion y una molécula polar neutra que posee un momento dipolar permanente, las moléculas polares son dipolos tienen un extremo positivo y un extremo negativo. Los iones positivos son atraídos al extremo negativo de un dipolo, en tanto que los iones negativos son atraídos al extremo positivo. Las fuerzas ion-dipolo son importantes en las soluciones de las sustancias iónicas en líquidos. Generalmente el orden respecto a la intensidad de las fuerzas intermoleculares es: Enlace puente de hidrógeno > Enlace Dipolo – Dipolo > Enlace por Fuerza de London EJERCICIOS 1. Respecto al concepto de enlace químico responder verdadero (V) o falso (F) según corresponda: ( ) En un enlace químico, los electrones del enlace se comparten si ambos elementos presentan bajo potencial de ionización. ( ) Se considera un enlace químico cuando el carácter iónico del enlace es mayor al 50%. ( ) En un enlace iónico, el elemento más electronegativo gana los electrones del enlace. a) VVV b) FVFc) FFF d) FVV e) FFV 2. Respecto al enlace iónico indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda: ( ) El enlace iónico es la unión química formada por la atracción electrostática entre iones de carga opuesta. ( ) Entre los átomos que participan en el enlace iónico, existe una alta diferencia de electronegatividades, generalmente ≥ a 1,7. ( ) Se trata de compuestos iónicos: NaBr, MgO, CaCℓ2 . a) FVF b) VVF c) VFV d) VVV e) FFV 3. Sobre enlace iónico, colocar verdadero (V) o falso (F) ( ) Son fuertes atracciones electrostáticas. ( ) Generalmente los iones adquieren configuración de un gas noble. ( ) Existe compartición de electrones. ( ) M+ ( X_ ) representa el diagrama de Lewis para el enlace entre átomos del grupo IA y VIIA- a) VVFV b) VVVF c) FVFV d) VFFF e) VFVF 4. Señale la secuencia correcta: ( ) En un enlace covalente puro cada átomo aporta igual cantidad de electrones al enlace. ( ) Un enlace covalente coordinado siempre presenta enlaces múltiples. ( ) La polaridad de un enlace covalente se define a través del número de enlaces que presenta la molécula. ( ) En un enlace covalente simple, la diferencia de electronegatividades de los átomos siempre debe ser cero. ( ) Moléculas homonucleares presentan enlace covalente polar. a) VVFVF b) VFFFF c) FVFVV d) VVFFV e) VFVFF 5. Señale la secuencia correcta : ( ) El enlace covalente es un tipo de fuerza intermolecular. ( ) Los enlaces iónico y covalente son los únicos enlaces químicos. ( ) El enlace covalente es un tipo de enlace interatómico. ( ) Las moléculas se unen a través de fuerzas intermoleculares. a) VVFV b) VVVF c) FFVF d) FVFV e) FFVV 6. El número de enlaces covalentes múltiples, covalentes coordinados y pares de electrones no compartidos respectivamente del HNO3 es: a) 2; 4; 8 b) 2; 4; 7 c) 6; 2; 7 d) 4; 2; 9 e) 1; 1; 7 7. Indique la correspondencia : I.- N2 ( ) Enlace covalente polar. II.- CH3I ( ) Enlace covalente simple. III.- Cℓ2 ( ) Enlace covalente múltiple. a) II, III, I b) III, I, II c) II, I, III d) I, III, II e) I,II,III 8. Indique verdadero(V) o falso(F) según corresponda: ( ) En un enlace covalente múltiple, el enlace pi ( π ) es más estable que el enlace sigma ( ). ( ) En una molécula de H2CO3 existen 5 enlaces sigma () y, un enlace pi ( π ). ( ) El enlace pi ( π ) se efectúa entre orbitales atómicos “p” por encima y por debajo del eje internuclear. a) VVV b) FVF c) FFV d) FVV e) FFF 9.En el cloruro de amonio NH4Cℓ existen enlaces : a) Iónico y covalente polar. b) Iónico y covalente apolar c) Iónico, coordinado y covalente normal d) Iónico y dativo. e) Iónico, covalente apolar y coordinado. 10. Indique lo incorrecto: a) H2 ( enlace simple ) b) BeCℓ2 ( enlace iónico ) c) KCℓ ( enlace iónico ) d) SO2 ( enlace doble ) e) HCN ( enlace triple) 11. Respecto al enlace metálico y las propiedades de los metales, marque la secuencia correcta: ( ) Generalmente presenta puntos de ebullición altos. ( ) Son buenos conductores del calor y la electricidad. ( ) El enlace metálico se debe a los electrones de valencia deslocalizados. a) FVV b) VVF c) FFV d) VFV e) VVV 12. Determine que proposiciones son verdaderas (V) o falsas (F) : ( ) Las fuerzas de Van der Waals en ciertos casos son tan intensas como los enlaces químicos. ( ) Las fuerzas intermoleculares dipolo-dipolo y de dispersión de London son las llamadas fuerzas de Van der Waals. ( ) Las fuerzas de Van der Waals son de naturaleza eléctrica. a) VVV b) VFV c) VVF d) FVV e) FVF 13.Determine cuál(es) de las siguientes sustancias presenta enlace puente de hidrógeno: I. CH3CHO II. CH3OH III. CH3NH2 IV. CH3COCH3 a) Todos b) I y II c) I y IV d) III y IV e) II y III 14. Identifique una molécula no polar, con enlaces no polares. ( Dato : O=8, B = 5; F = 9; N = 7 ; H = 1 ) a) O3 b) CF4 c) BF3 d) NH3 e) N2 15. Indique cuál de las siguientes moléculas presentan mayor número de formas resonantes. a) HNO3 b) H2SO4 c) NO2 d) TeO2 e) SO3 16. Indique cuántos electrones de valencia se utilizan en total, al hacer la estructura de Lewis del compuesto CH2Cℓ2 .( Dato : Número de grupo: C = IVA ; H = IA; Cℓ = VIIA ) a) 18 b) 20 c) 25 d) 30 e) 34 17. El enlace que se relaciona con la licuación del gas nitrógeno es: a. Enlace metálico b. Enlace covalente c. Las fuerzas de London d. Enlace iónico e. Enlace puente de hidrógeno 18. De las siguientes sustancias. ¿Cuántos son elementos y compuestos? y ¿Cuántos son moleculares e iónicas? O2; PH3; LiCl; SeO3; NH4OH; HCN(g); N2; KNO3 a. 2 elementos, 6 compuestos y 6 moleculares, 2 iónicas b. 3 elementos, 5 compuestos y 4 moleculares, 4 iónicas c. 2 elementos, 6 compuestos y 5 moleculares, 3 iónicas d. 5 elementos, 3 compuestos y 1 moleculares, 7 iónicas e. 6 elementos, 2 compuestos y 7 moleculares, 1 iónicas 19. Dadas las siguientes sustancias: I. CO2 II. CH4 III. NH4OH IV AgNO3 ¿Cuáles se consideran iónicas? a. I, II b. I, III c. III y IV d. I, II y III e. I, III y IV 20. Indique la alternativa que contiene moléculas polares I. CH4 II. CHCl3 III. PH3 IV. CS2 V. CH3COCH3 a). I y II b) I y III c)I , III y IV d) II , III y V e)Todas 21. Respecto al enlace puente de hidrógeno, indicar con (V) si es verdadero o (F) si es falso. ( ) Se da entre el H de una molécula y el F, O, N de otra molécula. ( ) El agua forma 4 enlaces puente de hidrógeno. ( ) El HCl presenta 2 enlaces puente de hidrógeno. ( ) El CH3OH presenta enlaces por puente de hidrógeno, pero el éter dietílico no. a)VVVV b)VVFV c)VVFF d)VFFF e)FFFF CLAVES: 1.d. 2.d. 3.c. 4.b. 5.e. 6.e. 7.a. 8.d. 9.c. 10.b. 11.e. 12.e 13.e. 14.e. 15.e. 16.b. 17.c. 18.c. 19.c. 20.d. 21.b. NOMENCLATURA Y FORMULACIÓN DE COMPUESTOS INORGÁNICOS 1. INTRODUCCIÓN Existen alrededor de 100 000 sustancias inorgánicas, de las cuales muchas son usadas en forma cotidiana, en limpieza, como medicamentos, bebidas etc, Estas deben ser agrupadas de acuerdo a sus características comunes en familias de compuestos, con el objetivo de facilitar su estudio. Dichas familias constituyen las funciones químicas. Una función química es un conjunto de compuestos con propiedades químicas semejantes en virtud a que se generan del mismo grupo funcional. Se llama grupo funcional al átomo o grupo de átomos característicos de una función química y que determina sus propiedades. Ejemplo: La función hidróxido tiene el grupo funcional hidróxido (OH-): NaOH, Ca(OH)2, Al(OH)3 etc. Las formulas químicas están formadas por el conjunto de símbolos de los elementos que constituyen el compuesto y por los subíndices, que expresan el número de átomos de cada elemento en la fórmula. En la mayoría de las formulas se escribe primero la parte positiva, la cual puede ser un catión metálico, el catión ácido o un no metal poco electronegativo; la parte negativa se escribe después y puede estar formada por el anión oxido, hidróxido, peróxido, hidruro, uro, o un oxanión. Escritura de Fórmula: A y B son especies químicas. +x, -y son los E.O. de A y B respectivamente. Nota: Si x e y son múltiplos, se simplifican; salvo que se indique lo contrario. Cuando se combinan dos elementos el más electronegativo adquiere E.O. negativo y se ubicará al lado derecho de la fórmula. Al nombrar se nombra primero la parte negativa y luego la positiva, solo en los ácidos se nombraprimero la parte positiva. Generalidades Valencia. Es la capacidad de combinación que posee el átomo de un elemento para formar compuestos. Su valor es un número entero (sin signo); Generalmente nos indica el número de enlaces que puede realizar con otros átomos. Número de oxidación o Estado de Oxidación (E.O) · Es la carga relativa real de cada IÓN, en un compuesto iónico. · Es la carga relativa aparente que adquiere cada átomo, cuando se rompen hipotéticamente todos los enlaces, en sustancias covalentes. · Su valor es entero o fraccionario con su respectivo signo. Ejemplo: En el metano (CH4) la valencia del carbono es 4 y el nº de oxidación es -4. En el cloroformo, CHCl3, la valencia del carbono es 4 y su nº de oxidación es +2. Cuando el elemento gana electrones queda cargado negativamente E-q Cuando el elemento pierde electrones queda cargado positivamente E+q Cuando el elemento no gana ni pierde electrones queda neutro -----EO EJERCICIOS 1. Hallar la valencia de cada elemento presente en los sgts. Compuestos: H2, N2, O2, H2O, HCl, MgCl2, PCl3, NH3, CO2 2. Hallar el estado de oxidación de cada elemento presentes en los sgts. Compuestos: H2, N2, O2, H2O, HCl, MgCl2, PCl3, NH3, CO2 ESTADOS DE OXIDACIÓN DE LOS PRINCIPALES ELEMENTOS QUÍMICOS METALES: +1 +2 +3 +1, +2 +1,+3 +2, +3 +2, +4 +3, +4 IA, Ag, IIA, Zn, Cd Al, Ga, In, Sc, La Cu, Hg2+2, Hg+2 Au, Tl Fe, Co, Ni Sn, Pb, Pd, Pt, Zr, Po Ce NO METALES: 1 +3 +2, 4 -4 +1, 3, +5 3, +5 2, +4 +6 1, +3, +5, +7 -2 -1 H B C, Si Ge P As, Sb S, Se, Te Cl, Br, I, At O F N +1, +2 , +4 (E.O. neutro) 3 , +5 (No metal) ANFOTEROS: Elementos metálicos que tienen comportamiento acido-básico. ELEMENTO E.O. (basico) E.O. (Acido) Bi +3 +5 Cr +2 , +3 +6 V +2 , +3 +4 , +5 Ir +2 , +3 +4 , +6 Mo +2, +3 +4, +5, +6 Mn +2 , +3 +4 , +6 , +7 PRINCIPALES ANIONES OXIANIONES ( ClO 1- Hipoclorito BrO 1- Hipobromito IO 1- Hipoiodito ClO 2 1- Clorito BrO 2 1- Bromito ClO 3 1- Clorato BrO 3 1- Bromato IO 3 1- Iodato MnO 4 2– Manganato ClO 4 1- Perclorato IO 4 1- Periodato MnO 4 1- Permanganato SO 3 2– Sulfito SeO 3 2– Selenito TeO 3 2– Telurito SO 4 2– Sulfato SeO 4 2– Selenato TeO 4 2– Telurato CrO 4 2– Cromato MoO 4 2– Molibdato S 2 O 3 2– Tiosulfato Cr 2 O 7 2– Dicromato NO 2 1- Nitrito PO 2 1- m-Fosfito AsO 2 1- m-Arsenito As 2 O 5 4– p-Arsenito AsO 3 3– o-Arsenito NO 3 1- Nitrato PO 3 1- m-Fosfato AsO 3 1- m-Arseniato BiO 3 1- m-Bismutato VO 3 1- m-Vanadato P 2 O 7 4– p-Fosfato As 2 O 7 4– p-Arseniato V 2 O 7 4– p-Vanadato PO 4 3– o-Fosfato AsO 4 3– o-Arseniato BiO 4 3– o-Bismutato VO 4 3– o-Vanadato CO 3 2– Carbonato SiO 3 2– m-Silicato SnO 2 2– Estannito H CO 3 – Bicarbonato SiO 4 4– o-Silicato SnO 4 4– Estannato BO 2 1- m-Borato AlO 2 1- m-Aluminato BO 3 3– o-Borato AlO 3 3– o-Aluminato BeO 2 2– Berilato ZnO 2 2– Zincato ) CATIONES NO METALICOS H+ Ácido NH4+ Amonio ANIONES QUE GENERAN FUNCIONES QUIMICAS H1- Hidruro O2– Oxido OH- Hidróxido ANIONES URO F1- Fluoruro Cl1– Cloruro Br1- Bromuro I1- Ioduro S2– Sulfuro Se2– Seleniuro Te2– Telururo . 1) REGLAS PARA ASIGNAR ESTADOS DE OXIDACIÓN A LOS ÁTOMOS. a) Los elementos en su estado libre ( no enlazados químicamente a otro u otros átomos ), tienen EO igual a cero ( 0 ). Ejemplos : He0 ; ; ; ; , , , b) Todos los metales alcalinos tienen un E.O. de 1+ y todos los metales alcalinotérreos tienen un E.O. de 2+ en sus compuestos. El aluminio (Al) tiene un E.O. de 3+ en todos sus compuestos. Ejemplos 1+ 1+ 2+ 2+ 3+ 3+ K2CrO4 ; Na2CO3 ; CaSO4 ; Mg(NO3)2 ; Al2O3 ; Al2(SO3)3, AlO2- c) En todo ion o en todo compuesto que no sea hidruro, el hidrógeno tiene EO igual a 1 +. Ejemplos : 1+ 1+ 1+ 1+ 1+ 1+ 1+ [NH4] 1+ , [HCO3] 1- , H2O , H2SO4 , PH3 , NH3 , HNO3 Hidrógeno enlazado con metales en compuestos binarios (hidruro) su E.O. es igual a 1 -. Ejemplos: 1- 1- 1- LiH , NaH , CaH2 , d) En todo ión o en todo compuesto que no sea peróxido (-1) o superóxido (-1/2) o OF2 (+2), el oxígeno tiene EO igual a -2 . Ejemplos 2- 2- 2- [ NO3]1- , [ ClO] 1- , H2CO3 , , , , Excepto en:(Peróxido). e) La suma de los EO de todos los átomos que forman un compuesto es igual a cero ( 0 ). ( E.O. )compuesto = 0 Ejemplo: Determine el E.O. del cromo en K2Cr2O7: Aplicando las reglas (b) , (d) y (e). 1+ X 2- K2 Cr2 O7 2(1+) + 2 X + 7(-2) = 0, Resolviendo: 2X = +12 ; Por lo que: X = +6 Ejemplo: Determine el E.O. del carbono en C5H12 Aplicando las reglas (c) y (e) : X 1+ C5 H12 5X + 12 = 0; X = -12/5 f) La suma de los EO de todos los átomos que forman un ion es igual a la carga neta del ion. ( E.O. ) ion = carga neta del ion Ejemplos: Calcular el estado de : a) Del Mn en [ MnO4] - b) Del fósforo en [ PO4]3- c) Del Nitrógeno en [ NH4] 1+ X 2- X 2- X 1+ [ Mn O4] – [ P O4] 3- [ N H4] 1+ X – 8 = -1 X – 8 = -3 X + 4 = + 1 X = + 7 X = + 5 X = -3 NOMENCLATURA DE IONES I. Cationes: MONOATÓMICOS 1. Cuando los elementos metálicos dan sólo un catión; se nombra al metal precedido de la palabra ión: Na1+ ión sodio Ca2+ ión calcio Con elemento no metálico H1+ ión hidrógeno ó ión ácido 2. Cuando los elementos metálicos dan 2 cationes; se usa el sistema de sufijos:"oso e ico" ejemplo: Cu1+ ión cuproso (oso para el menor E.O) Cu2+ ión cúprico (ico para el mayor E.O.) 3. También se utiliza el sistema STOCK, en el que el estado de oxidación se indica con números romanos. Ejemplo: Fe2+ ion hierro (II) Fe3+ ion hierro (III) Cationes Poliatómicos: Tienen nombres particulares NH4+ : Ión amonio PH4+ : Ión fosfonio AsH4+ : Ión arsonio SbH4+ : Ión estibonio H3O+ : Ión hidronio NO2+ : Ión nitronio SbO+ : Ión antimónilo (III) II. Aniones Monoatómicos : Aniones “URO”, Oxido e Hidruro Nombre del elemento no metálico con terminación "uro" a excepción del O2-. Cl1- ión cloruro O 2- ión óxido N3- ión nitruro C4- ión carburo Br1- ión bromuro H 1- ión hidruro P3- ión fosfuro Poliatómicos a. Simple: Tienen nombres no sistemáticos. Ejemplo: CN1- ión cianuro CNS1- ión tiocianato ó sulfocianuro OH1- ión hidróxido CNO1- ión cianato ión peróxido HS1- ión sulfuro ácido ó bisulfuro b. Oxianiones Se nombra la raíz del elemento principal seguido del sufijo "ito" para el menor E.O. y "ato" para el mayor E.O. en caso de más de dos E.O. usar prefijos: "Hipo" para el menor E.O. seguido del sufijo ito y "per" para el mayor E.O. con su sufijo ato. ClO1- ión hipoclorito ClO21- ión clorito ión nitrito ClO31- ión clorato ión nitrato ClO41- ión perclorato c. Existen también los "tio oxianiones", en los cuales la palabra tio indica presencia de azufre el cual a reemplazado a uno de los átomos de oxigeno del oxianión ión Tio sulfato ión Tio sulfito d. Aniones Ternarios, son los derivados de los ácidos oxácidos Ejm : HCO31- : ión hidrógeno carbonato o ión bicarbonato o ión carbonato ácido HSO41- : ión hidrógeno Sulfato o ión bisulfato o ión sulfato ácido H2PO41- : ión dihidrógeno fosfato o fosfatodiácido. EJERCICIOS 1. En el H2C y NH3 determine la valencia y el E.O. del H, O, N respectivamentea) 1, 2, 3 y +1, -2, -3 b) 0, -2, +3 y -1, +2, -3 c) -1, -2, -3 y -1, +2, +3 d) 2,0, 1 y -1, 0, +3 e) 1, 0, 2 y 1, +2, -3 2. ¿Cuál es el E.O. del azufre en los siguientes compuestos: H2S, SO3, Na2SO4 , Na2S4O6 , S8 ? a) +2, +3, +4, +5, +8 b) -2, +3, +6, +2, +8 c) -2, +6, -4, +2.5, +0 d) +2, -6, -6, -2.5, 0 e) -2, +6, +6, +2.5, 0 3. De los siguientes elementos indique cuáles pueden ser cationes monoatómicos y cuales aniones monoatómicos: S, Br, Bi, Mg, P, Cr a) Bi, Mg, Cr y S, Br, P b) S, Br, P y Bi, Mg, Cr c) Bi, S, Br y Mg, P, Cr d) Mg, P, Cr y Bi, S, Br e) P, Be, Mg y S, Br, Cr 4. Indique el estado de oxidación del elemento principal en cada uno de los siguientes cationes 1. SbO+1 2. NH4+ 3. (CaH)+1 4. H3O+ a) +5, +3, +2, +1 b) +3, -3, 0, +1 c) +2, +3, -3, +2 d) -2, +2, +3, -3 e) +3, -3, +2, -2 I. DAR EL NOMBRE A LOS SIGUIENTES IONES, EN EL SISTEMA DE SUFIJOS, IUPAQ Y STOCK 1. Fe+3 .............................................. .............................................. 2. Al+3 .............................................. .............................................. 3. Sn+2 .............................................. .............................................. 4. Ba+2 .............................................. .............................................. 5. I-1 .............................................. .............................................. 6. S-2 .............................................. .............................................. 7. NH4+1 .............................................. .............................................. 8. O-2 .............................................. .............................................. II. ELABORA LOS SIGUIENTES IONES 1. Ión calcio ............................... 2. Ión cloruro ............................. 3. Ión sodio ............................... 4. Ión cianuro ............................. 5. Ión Hidróxido ..................... 6. Ión seleniuro ................................. 7. Ión cobaltico .............................. 8. Ión cobalto(II) ................................... III. Elabora los siguientes oxaniones 1. Sulfato 2. Carbonato 3. Hipoclorito 4. Bromato 5. Perclorato 6. Nitrito 7. Estannito 8. Cromato 9. Permanganato 10. Tiosulfato 11. Carbonato acido (bicarbonato) 12. Pirofosfato 13. Ortofosfato FUNCIONES QUÍMICAS OXIDOS: Óxidos Metálicos: Es una combinación binaria del oxígeno con un elemento metálico. Estos emplean uno o dos estados de oxidación. Son los óxidos propiamente dichos. La fórmula se escribe: CATIÓN METÁLICO + IÓN ÓXIDO (O2-) OXIDO METALICO……….formulación Formulación: Ex+ + O2- E2Ox (Si x es par se simplifican) Ejm: Na2 O : Óxido de Sodio Ca O : Óxido de Calcio Fe O : Óxido ferroso ú óxido de hierro (II) Cu O : Óxido cúprico ú óxido de Cobre (II) Sist sufijos Sist stock Sist IUPAC Común Fe2O3 Óxido ferrico óxido de hierro (III) Trioxido de dihierro Hematita a) OXIDOS BÁSICOS: ÓXIDO BÁSICO + AGUA HIDRÓXIDO Ejemplo: Na2O, CaO, Al2O3 b) OXIDOS NEUTROS: Llamados así porque no reaccionan con el agua. Ejemplo: CuO, PbO c) ÓXIDOS ANFÓTEROS.- Se comportan como óxidos básicos y óxidos ácidos, entre estos tenemos: Al2O3, BeO, ZnO, Cr2O3, PbO2, SnO2 entre otros. ZnO + 2H+ (ac) Zn2+ + H2O ZnO + 2OH- + H2O Zn(OH)42- d) ÓXIDOS DOBLES: Tienen la estructura M3O4, en donde el metal tiene E.O.:+2,+3 o+2, +4. Ejm: Fe3O4 Oxido doble ferroso-férrico Oxido salino de hierro Tetroxido de trihierro Magnetita o Imán natural Óxidos no metálicos: Se originan cuando los no metales se combinan con el oxígeno, excepto un gas noble. Estos emplean en algunos casos hasta cuatro estados de oxidación.La fórmula se escribe: NO METÁL + IÓN ÓXIDO (O2-) OXIDO NO METALICO……formulación a) OXIDOS ACIDOS OXIDO ACIDO (anhídrido) + AGUA ACIDO OXACIDO……reacción Nomenclatura Clásica: Se utiliza los siguientes prefijos y sufijos de acuerdo a los estados de oxidación que tienen los elementos; anteponiendo la palabra anhídrido según sea el caso. Nombre 1º E.O. 2º E.O. 3º E.O. 4º E.O. Hipo..oso ... oso … ico Per .. ico Ejemplo SISTEMA DE SUFIJOS IUPAC B+3 O-2 B2 O3 Anhídrido Bórico trioxido de diboro MOLÉCULAS PRINCIPALES ANHIDRIDOS Cl2OAnh. Hipocloroso Br2O Anh. Hipobromoso I2O5 Anh. Iódico Cl2O7 Anh. Perclórico Br2O7 Anh. Perbrómico SO2 Anh. Sulfuroso SeO2 Anh. Selenioso TeO2 Anh. Teluroso SO3 Anh. Sulfúrico SeO3 Anh. Selénico TeO3 Anh. Telúrico N2O3 Anh. Nitroso P4O6 Anh. Fosforoso As4O6 Anh. Arsenioso N2O5 Anh. Nítrico P4O10 Anh. Fosfórico As4O10 Anh. Arsénico CO2 Anh. Carbónico SiO2 Anh. Silícico B2O3 Anh. Bórico a) OXIDOS NEUTROS: Llamados así porque no reaccionan con el agua. Para nombrarlos se emplea la nomenclatura sistemática de prefijos, que indica el número de átomos en la fórmula. Ejemplo: N2O (oxido nitroso o gas hilarante), NO (oxido nítrico), NO2 (dióxido de nitrógeno), OF2, CO (monóxido de carbono), Cl O2 = Dióxido de Cloro Br2 O8 = Octóxido de dibromo N2 O = Monóxido de dinitrógeno NO = Monóxido de nitrógeno HIDRÓXIDOS (BASES): Compuestos ternarios que se caracterizan por la presencia del grupo OH- (hidroxilo u oxidrilo). Los hidróxidos se forman de la hidratación de los óxidos básicos. ÓXIDO BÁSICO + AGUA HIDRÓXIDO -----Reacción METAL (IA, IIA) + AGUA HIDROXIDO + HIDROGENO……….. formulación Sist sufijos Sist stock Sist IUPAC Fe(OH)2 Hidróxido ferroso Hidróxido de hierro(II) Dihidróxido de hierro SE Hidróxido de hierro(II) SF Ejm: Na OH : Hidróxido de sodio Mg(OH)2 : Hidróxido de magnesio Fe(OH)2 = Hidróxido ferroso ó Hidróxido de hierro(II) Ni(OH)3 = Hidróxido niquélico ó Hidróxido de níquel(III) COMPUESTOS DEL HIDROGENO: Hidruros: El elemento químico es un metal. Grupo A o B. E.O. (H) = -1. El metal actúa con su principal estado de oxidación. Formulación: M+x + H -1 MHx Hidruro Clásica Stock (solo si > 1EO) IUPAC FeH3 Hidruro Férrico Hidruro de hierro (III) Trihidruro de hierro Nótese que cuando se trata de elementos metálicos que tienen más de un E.O. es obligatorio poner el mismo en romanos dentro de paréntesis (Nomenclatura Stock). Ejm: NaH : Hidruro de Sodio Ca H2 : Hidruro de Calcio PbH4 : Hidruro de plomo (IV) ó Tetrahidruro de plomo CuH2 : Hidruro de Cobre (II) ó Dihidruro de Cobre Hidrógeno y No Metal: El elemento químico es un no metal del Grupo del IIIA a VIIA E.O. (H) = +1 a) H con F, Cl, Br, I, S, Se, Te (Ácido puro) HF (g) : Fluoruro de hidrógeno H Cl(g) : Cloruro de hidrógeno H2S(g) : Sulfuro de hidrogeno Compuestos especiales: (Grupos IIIA al VA) Fórmula Nomenclatura Fórmula Nomenclatura BH3 Borano N2H4 Hidrazina CH4 Metano PH3 Fosfina o fosfamina SiH4 Silano (monosilano) AsH3 Arsina o Arsenamina GeH4 Germano SbH3 Estibina o estibamina NH3 Amoniaco B2H6 Diborano ÁCIDOS: Son compuestos covalentes que pueden ser binarios o ternarios principalmente, sus propiedades acidas se intensifican en solución acuosa, debido al aumento de los iones hidrogeno libres, sus soluciones acuosas son incoloras con la fenolftaleina, siendo agrias al gusto. Ácidos hidrácidos: Son compuestos binarios cuyos componentes son el hidrogeno y un no metal de los grupos VIA o VIIA a excepción del oxigeno. Tienen comportamiento iónico en solución acuosa.
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