actividades de recuperaciÓnieslaorden.es/wp-content/uploads/2020/02/... · 2 en la sección de...

ACTIVIDADES DERECUPERACIÓN

FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO

1ª Parte

Curso 2019/20

ÍNDICE:

Unidad 0 Método Científico

Unidad 1 Estructura Atómica

Unidad 2 Sustancias Químicas

Unidad 3 Reacciones Químicas

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Nombre y apellidos: ............................................................................................................................................................................................... Fecha: ........................................................

1 ¿Qué es la ciencia?

La ciencia es un modo de conocimiento que se desarrolla utilizando métodos de trabajo muy rigurosos, que se engloban en el denominado método científico.

Para que un conocimiento sea calificado de «científico» se debe contrastar con la realidad (comprobar que lo que se dice ocurre así realmente), y ha de estar basado en las pruebas obtenidas de esta contrastación. Además, ha de ser re-producible, esto es, se ha de poder contrastar con la realidad cuando se quiera.

Aprende, aplica y avanza

1 El conocimiento científico siempre parte de la necesidad de explicar un pro-blema, o fenómeno, basado en hechos. Lo primero que se hace es dar posibles explicaciones o respuestas (hipótesis) y después comprobar, normalmente mediante experimentos, si son correctas. De estos experimentos se obtienen datos que, una vez analizados, derivan en resultados y conclusiones que se han de basar en las pruebas obtenidas. Si estos resultados y conclusiones no son acordes con la realidad, habrá que plantear nuevas hipótesis, pero si con-firman la inicialmente planteada, pasan a ser leyes o teorías científicas.

Completa el siguiente diagrama sobre las etapas de la metodología científica.

2 En la sección de astrología de una revista puedes leer, en tu horóscopo: «Hoy ganarás mucho dinero». Responde a estas preguntas:

a) ¿Se puede contrastar con la realidad?

b) ¿Se verificaría para todas las personas que tengan ese horóscopo?

c) ¿Es reproducible?

d) ¿Se trata de conocimiento científico?

La ciencia y el conocimiento científico

Si refutan las hipótesisse plantean otras

Se proponenposibles

respuestas

Se compruebasi son

correctas

Se analizanlos

datos

Si con�rmanla

hipótesis

…………(hechos)

…………(conjeturas)

………………(toma de datos)

……………………………………(basadas en pruebas)

El conocimiento científico

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2 La Física y la Química

La Física y la Química son dos modos de conocimiento científico, lo que signi-fica que se desarrollan siguiendo la metodología científica y producen conoci-miento contrastable con la realidad y reproducible.

El propósito de ambas disciplinas científicas es el de explicar los cambios que experimenta la materia que nos rodea, que pueden ser de dos tipos:

• Cambios físicos: cuando no cambia la naturaleza de la sustancia que expe-rimenta el cambio. Por ejemplo, cuando arrugamos un papel, este cambia (ahora está arrugado), pero sigue siendo papel.

• Cambios químicos: cuando cambia la naturaleza de la sustancia. Por ejem-plo, si quemamos el papel, este cambia, y dejamos de tener papel.


1 Responde a las siguientes preguntas:

a) ¿Qué significa que la Física y la Química son disciplinas científicas?

b) ¿Cuál es el propósito de estas disciplinas científicas?

c) ¿Qué es un cambio físico?

d) ¿Qué es un cambio químico?

2 Indica si los siguientes cambios son físicos o químicos:

a) El agua se congela. ......................... b) El hierro se oxida. ...............................

c) La madera arde. ............................... d) Un objeto cae hacia el suelo. ................

e) El vino se avinagra. ......................... f) El alcohol se evapora. ..............................

g) Se rompe un jarrón. ....................... h) Se enciende una vela. ............................

3 Completa la siguiente frase:

La .............................. y la .............................. pretenden explicar los ..............................

que experimenta la .............................. que nos rodea. La Física estudia los cam-

bios .............................., en los que después del cambio se observan sustancias

.............................. a las iniciales. La Química estudia los cambios ..............................,

en los que se obtienen sustancias .............................. a las iniciales.

¿Cuál es el propósito de la Física y la Química?

Unidad inicial

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3 Magnitudes físicas. Unidades y medida


1 De entre los siguientes elementos, indica cuáles hacen referencia a magnitu-des físicas:

a) Peso. b) Honor. c) Belleza. d) Tamaño.

e) Rapidez. f) Justicia. g) Temperatura. h) Amor.

2 La tabla siguiente muestra tres magnitudes fundamentales muy utilizadas para estudiar el movimiento de los cuerpos, junto con sus unidades SI:

Magnitud Unidad SI Símbolo

Longitud Metro m

Masa Kilogramo kg

Tiempo Segundo s

A partir de las descripciones que se ofrecen, rellena la siguiente tabla con las unidades SI y los símbolos que les corresponden:

Magnitud Descripción Unidad SI Símbolo

SuperficieLa de un rectángulo se obtiene multiplicando dos longitudes: base ∙ altura

VelocidadEs el espacio que recorre un móvil en cada unidad de tiempo

DensidadLa masa que tiene cada unidad de volumen de una sustancia

Magnitud física es toda propiedad de la materia que puede ser medida de forma objetiva.

Para medir una magnitud física lo primero que tenemos que hacer es decidir qué unidad se va a utilizar, y después comparar cuántas veces cabe esa uni-dad en la cantidad a medir. Por ejemplo, para expresar el ancho de un A4 en centímetros (se elige el centímetro, cm, como unidad) hemos de comprobar cuántas veces cabe 1 cm en el ancho a medir, obteniendo un total de 21 veces. Por eso decimos que el ancho del A4 es de 21 cm.

Son muchas las propiedades de la materia que se pueden medir de forma obje-tiva, pero no todas son independientes de las otras. Por convenio, se han elegido siete magnitudes fundamentales, en función de las cuales se pueden expresar el resto, que reciben el nombre de magnitudes derivadas. Además, para poder hablar a nivel internacional se ha definido el Sistema Internacional de Unidades (SI), en el que se establecen las unidades de las magnitudes fundamentales.

Diferenciamos entre magnitud, unidad y medida

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4 Instrumentos de medida. Errores


1 En cada uno de los siguientes instrumentos de medida, indica el intervalo de medida y el umbral de resolución:

2 Indica si los siguientes errores son sistemáticos (S) o aleatorios (A):

a) Justo en el momento de parar el cronómetro, la persona estornuda.

b) Una regla es más corta de lo que dice ser.

c) El estudiante no sabe usar bien una probeta.

d) Una mosca se posa en la balanza y no nos damos cuenta.

3 Indica si las siguientes medidas son directas (D) o indirectas (I):

a) El tiempo que tarda en caer un objeto con un cronómetro.

c) La superficie de un folio, multiplicando largo por ancho.

d) La masa de una persona con una báscula.

e) La densidad de un objeto, dividiendo masa entre volumen.

Los instrumentos de medida tienen cualidades, como el intervalo de medida (la diferencia entre los valores máximo y mínimo que se pueden medir con él) y la sensibilidad (relacionada con la división mínima de la escala, o umbral de resolución).

Al medir se cometen errores, que se pueden deber al propio aparato o al modo de usarlo (errores sistemáticos, que se pueden evitar), o a otras causas impre-decibles (errores aleatorios, que son inevitables).

Las medidas que se obtienen directamente con el aparato se llaman medidas directas, y las que se obtienen mediante cálculos matemáticos se llaman me-didas indirectas.

Cualidades de los instrumentos de medida, errores y tipos de medida

Intervalo de medida: .............................................................................

Umbral de resolución: ...........................................................................

Intervalo de medida: .............................................................................

Umbral de resolución: ...........................................................................

Unidad inicial

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5 Múltiplos y submúltiplos


1 Realiza las siguientes conversiones:

a) 10 cm, ¿cuántos metros son?

b) 100 mg, expresados en kg.

c) 1 das, ¿cuántos ms son?

d) Expresa 20 km en dm.

2 Un objeto de 2,45 hg ocupa un volumen de 100 mL. ¿Cuál es su densidad, en el sistema internacional de unidades?

En ciencias se trabaja en ocasiones con sistemas muy pequeños o muy grandes, lo que obligaría a utilizar números de muchas cifras. Para evitarlo, se definen múltiplos y submúltiplos de las unidades, que se representan con una letra de-lante de la unidad. En la tabla siguiente se muestran algunos de estos prefijos:

Prefijo Símbolo Valor

Kilo- k 1 000

Hecto- h 100

Deca- da 10

Unidad

Deci- d 0,1

Centi- c 0,01

Mili- m 0,001

Necesidad de múltiplos y submúltiplos

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6 El lenguaje de la ciencia


1 La rapidez media de un movimiento se define, en lenguaje matemático, como el cociente entre el espacio que recorre el móvil entre el tiempo que invierte en recorrerlo. Indica si la relación de proporcionalidad entre los siguientes pares de magnitudes es directa (D) o inversa (I):

a) Velocidad y tiempo.

b) Espacio recorrido y tiempo.

c) Velocidad y espacio recorrido.

2 Indica si las siguientes gráficas corresponden a una proporcionalidad directa o a una inversa:

yy = k · x + b

y = k · xb

x

y

y = k/x

x

.......................................................................... ..........................................................................

3 A partir de la siguiente tabla de datos, representa la gráfica del espacio reco-rrido en función del tiempo, y a partir de ella deduce la relación de propor-cionalidad entre estas dos magnitudes.

El conocimiento científico se comunica con un lenguaje verbal muy preciso, que habitualmente viene acompañado de expresiones matemáticas (llamadas ecua-ciones físicas) tablas de datos (los obtenidos en los experimentos) y gráficas.

Las ecuaciones físicas no solo sirven para calcular unas magnitudes a partir de otras, sino que encierran relaciones de proporcionalidad entre ellas. Dos mag-nitudes pueden ser directamente proporcionales (si, por ejemplo, se duplica una, la otra también se duplica) o inversamente proporcionales (si se duplica una, por ejemplo, la otra disminuye a la mitad).

A partir de los datos de un experimento se pueden construir gráficas que mues-tran la relación entre dos magnitudes. Si la proporcionalidad es directa, las grá-ficas son líneas rectas crecientes, y si es inversa, líneas curvas decrecientes.

La comunicación ente los científicos

Espacio (m) Tiempo (s)

1 2

3 6

5 10

7 14

8 16

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7 Material de laboratorio. Normas de seguridad


1 Completa las siguientes frases, relacionadas con normas de uso del labora-torio:

a) Para proteger la ............................., utiliza siempre una bata.

b) Utiliza ............................. protectoras, y ............................. de látex.

c) Si tienes el ............................. largo, recógetelo.

d) Lávate las ............................. con jabón después de tocar algún ............................. químico.

e) No manipules productos ............................................. cerca de fuentes de calor.

f) Los ............................. y las ............................. fuertes han de manipularse con

mucha precaución.

g) Si mezclas algún ............................. con ............................., añade el .............................

sobre el ............................., nunca al contrario.

2 Asocia las etiquetas con su significado:

Toxicidad

aguda

Cancerígeno,

mutágeno

Sustancia

corrosiva

Sustancia

inflamable

Dañino para el

medio ambiente

Para trabajar de forma segura en el laboratorio hay que conocer bien el material que podemos encontrar en él y las normas básicas de seguridad, así como la información representada en las etiquetas de los productos químicos.

El comportamiento en el laboratorio

a) b) c) d) e)

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3 Debajo de cada imagen, escribe el nombre del material de laboratorio que observas en ellas:

............................................ ............................................ ............................................ ............................................

............................................ ............................................ ............................................ ............................................

............................................ ............................................ ............................................ ............................................

............................................ ............................................ ............................................ ............................................

a)

e)

i)

m)

b)

f)

j)

n)

c)

g)

k)

o)

d)

h)

l)

p)

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1 Estructura atómica de la materia

1 Las leyes fundamentales de la química

Cuando hacemos reaccionar dos elementos químicos para formar un com-puesto, se cumplen dos leyes de la química: la ley de la conservación de la masa y la ley de las proporciones definidas.

Ley de la conservación de la masa

Si hacemos reaccionar 12 g de carbono con 16 g de oxígeno obtenemos 28 g de monóxido de carbono, un gas tóxico que se produce por un mal funciona-miento de los sistemas de calefacción, como son algunas calderas:

C+

O8

CO

carbono oxígeno monóxido de carbono

12 g de C + 16 g de O = 28 g de CO

La ley de conservación de la masa dice que la suma de las masas de los reac-tivos (carbono y oxígeno en nuestro ejemplo) es igual a la suma de las masas de los productos (monóxido de carbono en nuestro ejemplo).

Ley de las proporciones definidas

Si ahora hacemos reaccionar 24 g de carbono, necesitaremos 32 g de oxígeno para obtener 56 g de monóxido de carbono. La proporción en la que reaccionan los elementos para formar un compuesto es siempre la misma, en este caso:

gg

gg

gg

3224

1612

43

O

C

O

C

O

C= =

También se cumple que la proporción entre cualquiera de los elementos (oxíge-no o carbono) y el compuesto formado (monóxido de carbono) es constante.

gg

gg

gg

2812

5624

73

O

C

O

C

O

C= =

Conservación de la masa y proporciones definidas


1 Calcula la masa de carbono que será necesaria para que reaccionen 48 g de oxígeno y se forme monóxido de carbono. Utiliza para ello la proporción que hemos dado en el ejemplo.

8gg

gg

.......... gx

x3

484 O

C

O

CC= =

2 Comprueba que se cumple la ley de la conservación de la masa en el ejercicio anterior. Para ello, calcula la masa de monóxido de carbono (CO) aplicando la ley de las proporciones definidas.

8gg

gg

.......... gx x74 48

CO

C

CO

CCO= =

.......... g de oxígeno .......... g de carbono .......... g de monóxido de carbono+ =

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2 La teoría atómica de Dalton


1 Utilizando las imágenes de esta página, identifica dos compuestos diferentes que estén formados por átomos de los mismos elementos químicos. Indica en qué se diferencian.

2 ¿Con qué ley de la química podemos relacionar la cuarta hipótesis de la teoría atómica de Dalton?

3 ¿Cuál es la proporción de átomos de carbono e hidrógeno en el metano? ¿Con qué ley relacionas este hecho?

Entre 1803 y 1808, el científico inglés J. Dalton, propuso sus ideas acerca de qué estaba com-puesta la material; para ello, utilizó una idea que provenía de la Grecia Clásica: el átomo.

1ª. La materia está formada de partículas muy pequeñas, denominadas átomos.

2ª. Los átomos de un mismo elemento químico (por ejemplo, cloro) son idénticos entre sí en masa y propiedades, y diferentes de los ele-mentos de cualquier otro elemento químico (por ejemplo, sodio).

3ª. Los átomos de distintos elementos se com-binan entre sí para formar compuestos; por ejemplo, dos átomos de hidrógeno (H) se unen con uno de oxígeno (O) para formar una molécula de agua (H2O).

4ª. En una reacción química se reordenan los áto-mos de los distintos elementos para formar compuestos nuevos.

Hipótesis de Dalton

HH

H H

H2O NH3C2H4 CH4

O

O

O

O O

Primera hipótesis

Tercera hipótesis

Cuarta hipótesis

Segunda hipótesis

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Unidad 1

3 El descubrimiento del electrón y la radiactividad

En 1897, el físico británico J. J. Thomson estu-dió unos «rayos misteriosos» (rayos catódicos), que aparecían en unos tubos de vidrio con gas en su interior cuando eran sometidos a descar-gas eléctricas muy altas.

• Los rayos catódicos son iguales para todos los gases que se introduzcan en el tubo de des-carga.

• Estos rayos están formados por partículas de masa muy pequeña y carga eléctrica negati-va, que son los electrones, presentes en todos los átomos.

La radiactividad

En 1895, un físico alemán, W. K. Röentgen, y años más tarde Becquerel y M. Curie, observa-ron la emisión que provenía de algunas sustan-cias (sustancias radiactivas): la radiactividad. Existen tres tipos de radiactividad: la alfa (a), la beta (b) y la emisión gamma (g). Tienen distinta carga y diferente poder de penetración.

Completa las frases y resume

1 Completa las palabras que faltan en este párrafo:

a) Los ................................ son partículas de masa muy ................................ y carga

eléctrica ................................ que se encuentran en todos los ................................ .

Se descubrieron en tubos de ................................ .

b) Los electrones de cualquier elemento son ................................, y pueden ........

........................ entre átomos.

c) Existen ................................ tipos de emisiones radiactivas: la emisión .................

..............., de carga eléctrica ................................, y ................................ poder de pe-

netración, la emisión ................................, de carga eléctrica ................................ ,

y la emisión .............................., sin carga eléctrica y mayor poder de penetración.

¿Qué son los rayos catódicos y la radiactividad?

Cátodo

Placa negativa

Placa positiva

Ánodo Rayoscatódicos

– – – – –

PapelAluminioHormigón

+

++

+ +

+ + + +

–

–

––

– –

– Emisión b Emisión gEmisión a+

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Unidad 1

4 Los modelos atómicos


1 Enumera las diferencias entre los modelos atómicos de Thomson y Ruther-ford y entre los modelos de Rutherford y Bohr, completando las palabras de estos cuadros.

El modelo de ................................ supone que el átomo es macizo, mientras que

el de Rutherford indica que fundamentalmente es espacio ................................ .

La carga ................................ del átomo, según Thomson, está por todo el átomo,

mientras en el modelo de Rutherford está concentrada en un lugar, llamado

................................ .

En el modelo de Rutherford, los ................................ están en órbitas cuales-

quiera, mientras que en el modelo de Bohr esas ................................ son órbitas

................................, donde el electrón es ................................ .

En los primeros años del siglo xx, se propusieron modelos para el átomo. Cada uno de ellos apor-taba nueva información, descubierta en experi-mentos diferentes. Posteriormente, nuestro cono-cimiento sobre el átomo mejoró, hasta el modelo actual, mucho más complejo.

Modelo atómico de Thomson

El átomo está formado por una parte maciza, con carga positiva, en la que están incrustados los elec-trones, con carga negativa. El conjunto es neutro.

Modelo atómico de Rutherford

La carga positiva del átomo está concentrada en el núcleo. Alrededor del núcleo orbitan los electro-nes, como si fueran planetas alrededor del sol. La mayor parte del átomo está vacío.

Modelo atómico de Bohr

Basado en el modelo de Rutherford, pero con una modificación fundamental: los electrones no están en cualquier órbita, sino en unas concretas, llama-das estacionarias, donde son estables.

Evolución de los modelos atómicos

–

–

Electrones en órbita estacionaria

Electrones

Zona cargada positivamente

Electrones orbitando

Núcleo concarga positiva

––

––

BOHR

RUTHERFORD

THOMSON

+

–

––

–

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Unidad 1

5 Las partículas subatómicas

En la actualidad se sabe que los átomos están forma-dos por tres clases de partículas: el protón, el neutrón y el electrón. Veamos sus características.

Electrón

Se encuentra en la corteza del átomo.

Carga eléctrica -1.

Masa tan pequeña que es despreciable.

Protón

Se encuentra en el núcleo del átomo.

Carga eléctrica +1.

Masa igual a 1 u.

Neutrón

Se encuentra en el núcleo del átomo.

Sin carga eléctrica.

Masa igual a 1 u.

Llamamos número másico, A, a la suma del número de protones y neutrones.

Llamamos número atómico, Z, al número de protones.

Las partículas que componen el átomo


1 Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F):

a) Si un átomo es neutro, es decir, su carga total es cero, el número de protones que posee es igual al número de neutrones que posea.

b) Si un átomo es neutro, es decir, su carga total es cero, el número de protones que posee es igual al número de electrones que posea.

c) Podemos encontrar electrones en el núcleo de un átomo.

d) La masa de un electrón es mayor que la de un neutrón.

2 Completa la tabla sobre átomos neutros; fíjate para ello en el ejemplo de la primera fila:

N.º de protones N.º de neutrones N.º de electrones Z A

4 3 4 4 7

6 6 6

2 2

8 8 17

8 8

++

+

–

–

–

+ +

Electrón

Protón

Neutrón

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Unidad 1


Realiza una pequeña investigación

6 Los isótopos y sus aplicaciones

Se llama isótopos a átomos que tienen el mismo número de protones y di-ferente número de neutrones. Por ello, su número atómico, Z, es igual, pero tienen distinto número másico, A.

¿Qué es un isótopo?

1 En la ilustración te mostramos los isótopos del carbono. Todos los átomos tienen el mismo número de protones, por eso son todos del mismo elemento químico, en este caso carbono. Completa la tabla con el número de partícu-las subatómicas de los isótopos del carbono:

Carbono-12 Carbono-13 Carbono-14–

+ + ++ + +

–

––

–

–

–

–

––

–

–

–

–

––

–

–

+ + ++ + +

+ + ++ + +

Isótopo N.º de protones N.º de neutrones N.º de electrones Z A

Carbono-12

Carbono-13

Carbono-14

2 ¿Qué significa el número que acompaña al nombre del elemento cuando nos referimos a un isótopo?

3 Algunos isótopos, que emiten radiación, porque son inestables, se llaman isótopos radiactivos, y pueden tener aplicaciones diversas: en medicina y como fuente de energía. Busca en Internet información acerca del uranio-238 y el uranio-235 y responde a las siguientes preguntas. Con tus respuestas, es-cribe un pequeño informe.

a) ¿Cuántos protones tiene el uranio?

b) ¿Cuál es la diferencia entre un átomo de uranio-235 y uno de uranio-238?

c) ¿Son los dos isótopos radiactivos?

d) ¿Cuál de los dos isótopos se utiliza en los reactores nucleares? ¿Para qué se utilizan estos reactores nucleares?

e) ¿Es la energía nuclear una energía limpia?

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Unidad 1

¿Cómo se disponen los electrones en el átomo?

7 La corteza del átomo y los iones

Los electrones se colocan en la corteza del átomo en niveles de energía. No todos los niveles de energía pueden contener el mismo número de electrones.

En la corteza de un átomo los electrones se colocan por capas:

• En la capa K caben 2 electrones.

• En la capa L caben 8 electrones.

• En la capa M caben 18 electrones.

• En la capa N caben 38 electrones.

Formación de iones

Si un átomo neutro pierde electro-nes, quedará con carga positiva y se tratará entonces de un catión.

Si un átomo neutro gana electro-nes, quedará con carga negativa y se tratará entonces de un anión.

K L M N

Órbitas

Núcleo


1 Dibuja los electrones de las capas de estos átomos neutros a partir de la in-formación de los recuadros.

Z = 3N = 4A = 7

Z = 8N = 8A = 16

Z = 18N = 22A = 40

2 Completa la tabla e indica si se trata de un catión o de un anión.

N.º de protones N.º de neutrones N.º de electrones Z A Catión/Anión

8 7 10

12 10 23 Catión

1 0 1

a) b) c)

–

–– –

–

––

–

––

–

–

––

–

––

–

––

–

–

–

– + +++

+ ++++

+ +++

+ ++++

1 Los elementos químicos

Las sustancias químicas

En la naturaleza encontramos, de forma habitual, las sustancias químicas for-mando mezclas. Aquí trataremos la descripción y propiedades de las sustan-cias puras, su composición y representación. Para ello, será útil conocer la clasificación de los elementos químicos: el Sistema Periódico.

Las sustancias puras


1 Completa el mapa conceptual sobre los elementos químicos y los tipos de sustancias. Utiliza para ello la información de un Sistema Periódico.

2 El grupo más numeroso de elementos químicos se denomina grupo de los me-tales. Entre sus características destacamos que son buenos conductores de la electricidad y la energía térmica, tienen brillo metálico y son dúctiles y maleables.

a) Busca en el diccionario el significado de dúctil y maleable:

• Dúctil: ...................................................................................................................................

• Maleable: .............................................................................................................................

b) Subraya los elementos químicos que son metales y escribe su símbolo químico:Cobre Hierro Oxígeno Carbono Platino Flúor

....................................................................................................................................................

con pueden ser

es decir

ELEMENTO QUÍMICO

SÍMBOLOS QUÍMICOS

ELEMENTO QUÍMICO

Mismo número atómico, Z

COMPUESTOSMismo número

de protonesELEMENTALES

Fe

..................

C

..................

O

..................

H

..................

CONJUNTO DE ÁTOMOS SUSTANCIAS QUÍMICAS

se denomina

si sus átomos son

se representan con

de diferente

del mismo

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2

Unidad 2

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2 El Sistema Periódico de los elementos químicos


1 Completa la tabla.

Grupo 1

Grupo .........

Grupo 13

Grupo .........

Grupo .........

Grupo .........

Grupo .........

Grupo .........

Litio

Li

2 Completa, como en el ejemplo, el número de electrones que tienen estos elementos químicos.

Elemento GrupoN.º

electronesElemento Grupo

N.º electrones

Sodio, Na 1 1 Fósforo, ....... 15 5

Potasio, ........ Silicio, ........ 4

Magnesio, ........ Azufre, ........

Calcio, ........ Neón, ........

Todos los elementos químicos se recogen en el Sistema Periódico que tiene 7 filas, llamadas períodos, y 18 grupos, llamados también familias. Los elementos de cada familia tienen propiedades químicas similares.

El Sistema Periódico actual

Cs

Fr

Ba

Ra

Li

H

Be

Na Mg

K Ca

Rb Sr

La

Ac

Hf

Sc Ti

Y Zr

Ta W

V Cr

Nb Mo

Pr

Th Pa

Nd Pm

U Np

Sm Eu

Pu Am

Gd Td

Cm Bk

Dy

Cf

Ho

Es

Er Tm

Fm Md

Yb

No

Lu

Lr

CeCERIO PRASEODIMIO

TORIO PROTACTINIO

NEODIMIO PROMETIO

URANIO NEPTUNIO

SAMARIO EUROPIO

PLUTONIO AMERICIO

GADOLINIO TERBIO

CURIO BERKELIO

DISPROSIO

CALIFORNIO

HOLMIO

EINSTENIO

ERBIO TULIO

FERMIO MENDELEVIO

YTERBIO

NOBELIO

LUTECIO

LAURENCIO

58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

140,12

232,04

140,91

(231)

144,24

238,03

(147)

(237)

150,35

(244)

151,96

(243)

157,25

(247)

162,5 164,93 167,26 168,93 173,04 174,97

(247) (251) (252) (257) (258) (259) (262)

158,92

In

Tl

Sn

Pb

B C

Al Si

Ga Ge

Sb

Bi

Te

Po

S

As Se

I

At

Xe

Rn

Cl Ar

N F Ne

He

Br Kr

Re Os

Mn Fe

Tc Ru

Ir Pt

Ds

Co Ni

Rh Pd

Au

Rg

Cu

Ag

Hg

Zn

Cd

Cn

1º

2º

3º

4º

5º

6º

7º

Re

B

P

O

BOHRIO

HELIO

Bh

CESIO

FRANCIO

BARIO

RADIO

LITIO

HIDRÓGENO

BERILIO

SODIO MAGNESIO

POTASIO CALCIO

RUBIDIO ESTRONCIO

LANTANO

ACTINIO

ESCANDIO

ITRIO

HAFNIO

RUTHERFORDIO

TITANIO

CIRCONIO

TÁNTALO

DUBNIO

WOLFRAMIO

SEABORGIO

VANADIO CROMO

NIOBIO MOLIBDENO

RENIO OSMIO

MANGANESO HIERRO

TECNECIO RUTENO

IRIDIO PLATINO

COBALTO NÍQUEL

RODIO PALADIO

MEITNERIO DARMSTADIOHASSIO

ORO

COBRE

PLATA

MERCURIO

CINC

CADMIO

COPERNICIOROENTGENIO

INDIO

TALIO

ESTAÑO

PLOMO

BORO

BORO

CARBONO

ALUMINIO SILICIO

GALIO GERMANIO

FÓSFORO AZUFRE

NITRÓGENO OXÍGENO FLÚOR NEÓN

ANTIMONIO

BISMUTO

TELURO

POLONIO

ARSÉNICO SELENIO

YODO

ASTATO

XENÓN

RADÓN

CLORO ARGÓN

BROMO KRIPTÓN

Rf Db Sg Hs Mt

Lantánidos

Actínidos

Fl Uup Lv Uus UuoUutLIVERMORIOFLEROVIO UNUNPENTIOUNUNTRIO UNUNCEPTIO UNONOCTIO

Metales Semimetales No metales Gases nobles Elementos químicos desconocidos

1

3

2

4 5 6 7 8 9 10 11 12

13 14 15 16 17

18

115 116 117113 114 118

1

3

19

11 12

4

20

37

55 56

38

87 88

21 22 23 24 25 26 27 28

86

105 106 107 108 109 110 111 112

57 72 73 74 76 77 78 79 80

39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

29 30

89 104

75 81 82 83 84 85

49 50 51 52 53 54

31 32 33 34 35 36

13 14 15 16 17 18

5

5

6 7 8 9 10

21,008

6,939

22,99

39,102

9,012

24,305

40,08 44,956 47,90 50,942 51,996 54,938

(98)

55,847

101,07

58,933

102,90

4,003

10,811

10,811

12,011 14,007 15,999 18,998 20,183

26,981 28,086 30,97 32,064 35,453 39,95

58,71 63,54 65,37 69,72 72,59 74,922 78,96 79,909 83,80

106,4 107,87 112,4 114,82 118,69 121,75 127,6 126,90 131,3095,94

183,85 186,2 190,2 192,2 195,09 196,97 200,59 204,37 207,19 208,9 (210) (210) (222)

91,22

178,49

(265)

92,906

(268) (271) (270) (277) (276) (281) (280) (285) (284) (289) (288) (293) (294) (294)

180,95

85,47

(223)

87,62

137,34

(226)

88,905

138,91

(227)

132,9

Símbolo

Masaatómica

Nombre

Númeroatómico ESTADO DE AGREGACIÓN

Ne Gaseoso Ne Sólido

Hg Líquido Cf Sintético

Unidad 2

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3 Uniones entre átomos

Un átomo es estable si posee en su última capa 8 electrones. Como hemos visto, sólo los átomos del grupo 18 (gases nobles), tienen 8 electrones en su última capa. Para conseguir este número de electrones, los átomos pueden compartir electrones o bien cederlos o ganarlos. Como resultado de lo ante-rior, los átomos se unen entre ellos.

La regla del octeto

1 Completa este mapa conceptual con la información sobre las uniones entre átomos.

2 Indica si los siguientes átomos tienen carga eléctrica neta, el signo de esta car-ga, positiva o negativa, y si son cationes o aniones. Fíjate para ello en el lugar que ocupan en el Sistema Periódico y completa las palabras que faltan:

a) Átomo de azufre, S, que ha ganado 2 electrones, tiene carga eléctrica ne-gativa y, por tanto, es un anión.

b) Átomo de sodio, .............., que ha perdido 1 electrón, tiene carga eléctrica

....................... y, por tanto, es un ....................... .

c) Átomo de ...................., O, que ha ganado 2 electrones, tiene ahora .......

...................... en su última capa, y tiene carga negativa; por tanto, es un anión.

d) Átomo de calcio, .............., que ha ....................... dos electrones, tiene carga

eléctrica positiva y, por tanto, es un ........................

COMPARTIR GANAR.......................

LOS ÁTOMOS

ELECTRONES EN SU ÚLTIMA CAPA

adquieren estabilidad si tienen

para ello pueden

UNO O VARIOS ELECTRONES

dando lugar a

IONES

con carga eléctrica

............................. NEGATIVA

CATIONES ANIONES

llamados llamados


Unidad 2

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4 Moléculas y cristales



1 Explica con tus propias palabras el significado de estos términos:

a) Individualmente ..................................................................................................................

b) Colectivamente ..................................................................................................................

c) Número determinado .......................................................................................................

d) Dar lugar a .............................................................................................................................

2 Explica el significado de estas fórmulas químicas

a) Sustancias moleculares: b) Cristales:

• CH4 ........................................................ • AlCl3 ..................................................

................................................................. .............................................................

• NH3 ........................................................ • Fe2O3 .................................................

................................................................. .............................................................

MOLÉCULAS CRISTALES

Cuando se unen los átomos pueden dar lugar

Un número determinado de átomos comparten electrones

individualmente.

Cationes y aniones se unen por la

atracción de cargas de distinto signo.

Átomos del mismo metal se unen porque comparte de forma

colectiva sus electrones.

AmoniacoAgua NaCl Fe

Las sustancias moleculares, los cristales y su representación

Las sustancias moleculares y los cristales se re-presentan mediante fórmulas químicas, que nos dan información del número de átomos o de la proporción de átomos de diferente elemento químico. Si el número es uno, no se escribe el su-bíndice.

Por ejemplo:• Fórmula de un cristal: CaF2; así, por cada átomo

de calcio, Ca, hay 2 átomos de flúor, F.• Fórmula química de una sustancia molecular: H2O;

por tanto, en una molécula de agua hay 2 áto-mos de hidrógeno, H, y un átomo de oxígeno, O.

Unidad 2

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5 Masas de átomos y moléculas 5

Para expresar la masa de un átomo, utilizamos una unidad de masa muy pe-queña, llamada unidad de masa atómica (u). A partir de la masa de los átomos de una molécula podemos calcular la masa de la molécula, y expresarla en unidades de masa atómica.

ElementoMasa

atómica (u)Elemento

Masa atómica (u)

ElementoMasa

atómica (u)

H 1,008 F 18,998 Cl 35,453

C 12,011 Na 22,990 Cu 36,546

N 14,007 Mg 24,305 K 39,098

O 15,999 Al 26,981 Fe 55,845

Masas molecularesPara calcular la masa de una molécula, ne-cesitamos conocer su fórmula química y la masa de los átomos que la componen.

Masas de sustancias que forman cristalesEn el caso de cristales, como el número de átomos no está definido, nos limita-mos a calcular la masa que corresponde a la fórmula del compuesto; por eso se de-nomina masa de la unidad fórmula.

Masas de los átomos de algunos elementos químicos

1 A partir de los datos de la tabla, calcula la masa molecular, o masa de la uni-dad fórmula, de estas sustancias:

a) CH4. c) AlCl3.

b) NH3. d) Fe2O3.

CO2 mCO2 = mC + 2 · mO

N2 mN2 = 2 · mN

BaF2

mBaF2 = mBa + 2 · mF


Unidad 2

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6 Sustancias químicas de especial interés

Realiza una pequeña investigación

El estudio del enlace químico permite predecir y justificar las propiedades de una sustancia, lo que podemos utilizar para aplicarla en diferentes usos.

Grafeno

• Es una sustancia formada por láminas de átomos de carbono.

• Es muy ligero, por lo que tendrá numerosas aplicaciones en la industria automovilística y aeronáutica.

• Es el mejor conductor de la electricidad; los prototipos de baterías con electrodos de grafeno duran mucho tiempo y su carga es muy rápida.

• Se podría utilizar para construir ordenadores mucho más eficientes.

• Es biocompatible y biodegradable; por ello, se podría aplicar en medicina.

Titanio y óxido de titanio

El óxido de titanio se utiliza en prótesis debi-do a su gran resistencia, tanto al peso como al movimiento de la articulación y a su biocom-patibilidad. También tiene otras aplicaciones en otros sectores.

El grafeno y el titanio

1 El óxido de titanio, TiO2, se utiliza en muchos productos, pues sus propieda-des son muy diversas. El código de este aditivo es E171.

Busca entre los productos que tengas en casa aquellos en cuya etiqueta apa-rezca como ingredientes o formulación, dióxido de titanio, o titanium dioxi-de, o su código E171. Elabora una lista con estos productos e investiga cuál es su uso en cada producto. Para esto último puedes consultar Internet o preguntar a tu profesor o profesora.

Producto Uso

Crema solar Filtro para rayos UV

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Nombre y apellidos: ................................................................................................................................................................................................................... Fecha: ...................................... 247

1 Los cambios en la naturaleza

Las reacciones químicas

Cuando se produce un cambio en un sistema material, este puede ser físico, si no cambian las sustancias, o químico, si aparecen sustancias nuevas.

pueden ser

LOS CAMBIOS

FÍSICOS QUÍMICOS

si

NO APARECEN SI APARECEN

SUSTANCIAS NUEVAS

Un cambio químico es lo que llamamos reacción química.

Un ejemplo de reacción química: la obtención de cal viva

Para obtener cal viva, calentamos piedra caliza, que se transforma en óxido de calcio, conocido como cal viva, y dióxido de carbono.

Podemos representar el cambio que ocurre de la siguiente forma:

Piedra caliza 8 cal viva + dióxido de carbono

Las sustancias que tenemos antes del cambio se llaman reactivos.

Las sustancias que se obtienen como resultado del cambio se llaman productos.

Cambios físicos y químicos


1 Identifica los reactivos y los productos en estos cambios químicos:

a) Añadimos bicarbonato sódico a unos mililitros de vinagre y obtenemos dióxido de carbono y una sal de sodio:

Reactivos: ..............................................................................................................................

Productos: .............................................................................................................................

b) Prendemos un trozo de papel con un mechero y obtenemos cenizas, dió-xido de carbono, vapor de agua y se desprende energía en forma de calor:

Reactivos: ..............................................................................................................................

Productos: .............................................................................................................................

3

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Unidad 3


1 Redacta un párrafo que explique qué ocurre en una reacción química a nivel microscópico; utiliza para ello las siguientes palabras: movimiento, reactivos, choques, energía, nuevas sustancias, productos.

2 Une los elementos de las dos columnas

Temperatura Número de colisiones

Concentración Energía de la colisión

Cuando ocurre una reacción química, solemos poder observar un cambio de color, o que se desprende una sustancia gaseosa, o un aumento de temperatura. Pero, ¿qué ocurre a nivel microscópico en una reacción química?

Velocidad de una reacción química

UNA REACCIÓN QUÍMICA

ocurre MÁS RÁPIDO

si

AUMENTAMOS

CONCENTRACIÓN DE REACTIVOS

TEMPERATURA

porque aumenta

porque aumenta

NÚMERO DE CHOQUES

ENERGÍA DE LOS CHOQUES

La reacción química a nivel microscópico

2 ¿Qué ocurre en una reacción química?

Las moléculas estánen continuo movimiento.

Se produce una colisióncon energía su�ciente.

Se forman nuevos enlaces,originando nuevas sustancias.

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Unidad 3

Para obtener de un vistazo toda la información acerca de una reacción quími-ca, utilizamos ecuaciones químicas, que no se deben confundir con las ecua-ciones algebraicas.

A continuación vamos a escribir la ecuación química de la obtención de amo-niaco (NH3) a partir de hidrógeno (H2) y nitrógeno (N2). Para ello, disponemos de la descripción molecular de este cambio químico:

Primer paso: Escribir las fórmulas de los reactivos y de los productos.

N2 + H2

REACTIVOS

NH3

PRODUCTOS8

Segundo paso: Escribir los coeficientes estequiométricos, que son el número de moléculas de cada sustancia que reacciona. Si es uno, no se escribe.

COEFICIENTES ESTEQUIOMÉTRICOS

N2 + 3 H2 8 2 NH3

Tercer paso: Escribir el estado de agregación de las sustancias; en este caso, se trata de gases.

N2 (g) + 3 H2 (g) 8 3 NH3 (g)

Escribimos una ecuación química

3 Representación de una reacción química


1 Utilizando los pasos del ejemplo, escribe la ecuación química de estas reac-ciones:

a) Ecuación química:

b) Ecuación química:

HHH H

O

O

O

O O

HH

HH H

H

H H

OO

O O

+N

H

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Unidad 3

Si no disponemos de la información de cuántas moléculas de cada sustancia reaccionan y se producen, debemos escribir los coeficientes estequiométricos, haciendo que el número de átomos de cada elemento sea igual en los reacti-vos y en los productos.

Para ello, puede ayudarnos realizar un dibujo de las moléculas que intervienen en la reacción.

Observa este ejemplo:

Primer paso: Dibujamos una molécula de cada una de las sustancias, reactivos y productos.

Segundo paso: Añadimos una molécula de agua, para así tener 4 átomos de hidrógeno en los productos.

Tercer paso: Añadimos una molécula de oxígeno, para así tener 4 átomos de oxígeno en los productos.

Cuarto paso: Comprobamos que tenemos el mismo número de átomos de cada elemento en reactivos y productos.

Reactivos Elemento Productos

1 ∙ 1 = 1 C 1 ∙ 1 = 1

1 ∙ 4 = 4 H 2 ∙ 2 = 4

2 ∙ 2 = 4 O 1 ∙ 2 + 2 ∙ 1 = 4

Ajustamos una ecuación química

+ +

CH4 + O2 CO2 + H2O

+ +

CH4 + O2 CO2 + 2 H2O

+ +

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

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Unidad 3 Aprende, aplica y avanza

2 Ajusta las siguientes reacciones químicas utilizando la misma estrategia que en el ejemplo de la página anterior. En cada reacción te damos un coeficiente estequiométrico como ayuda.

a) 2 C2H2 + O2 8 4 CO2 + H2O

Comprueba tus resultados

2 ∙ 2 = 4 C 4 ∙ 1 = 4

H

O

b) Al + HCl 8 2 AlCl3 + H2


Cl

H

Al

c) 4 NH3 + O2 8 NO + H2O


N

O

H

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Unidad 3


En una reacción química ni se crea ni se destruye masa; por eso, la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos.

Ley de la conservación de la masa

1 Utiliza la ley de conservación de la masa para calcular la masa del reactivo o del producto que falta en estas reacciones químicas:

a) Reacción de hidrógeno y nitrógeno:

3 H2 + N2 8 2 NH3

Masa de reactivos (g) Masa de productos (g)

H2 N2 NH3

6,06 28,02

b) Combustión del metano:

CH4 + 2 O2 8 2 H2O + CO2


CH4 O2 H2O CO2

16,05 36,04 44,01

c) Combustión del butano:

2 C4H10 + 13 O2 8 10 H2O + 8 CO2


C4H10 O2 H2O CO2

116,28 416,00 180,20

d) Reacción de cloro y hierro:

3 Cl2 + 2 Fe 8 2 FeCl3


Cl2 Fe FeCl3

212,7 111,7

4 Leyes básicas de las reacciones químicas

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Unidad 3

Las masas de los reactivos que reaccionan en una reacción, y las de los pro-ductos que se forman, tienen entre sí siempre la misma proporción.

Ejemplo resuelto

Calcula la masa de nitrógeno (N2) que es necesaria para que reaccionen com-pletamente 12,12 g de hidrógeno (H2) en la siguiente reacción:

3 H2 + N2 8 2 NH3

Masa de reactivos (g) Masa de productos (g)H2 N2 NH3

6,06 28,02 34,08

A partir de la proporción en la que reaccionan hidrógeno y nitrógeno, podre-mos calcular la masa de nitrógeno que reaccionará con 12,12 g de hidrógeno. Para ello, escribimos la siguiente proporción:

g, g N

g Hg N

, ,Hx28 02

6 06 12 022

2

2

2=

Si despejamos x, tenemos:

, g H , g H, g N

, g Nx 12 02 6 0628 02

56 0422

22$= =

Ley de las proporciones definidas


2 Calcula la cantidad de amoniaco (NH3) que se forma a partir de los 12,12 g de hidrógeno del ejemplo resuelto.

8,,

, ...................x

xg Hg NH

g Hg N

6 0634 08

12 022

3

2

2= =

3 A partir de los datos de la tabla, calcula la cantidad de agua (H2O) que se forma a partir de 150 g de C8H18.

Masa de C8H18 Masa de O2 Masa de CO2 Masa de H2O

100 g 351 g 209 g 142 g

8 ...................x

xg C Hg H O

g C Hg H O

100142

1508 18

2

8 18

2= =

4 Comprueba que se cumple la ley de conservación de la masa en el ejercicio anterior:

• Masa de reactivos: ................................................................................................................

• Masa de productos: .............................................................................................................

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Unidad 3

Niebla fotoquímica

Como resultado de la quema de combustible en motores y calderas, se generan una serie de sustancias gaseosas, como los óxidos de nitrógeno (NOx), que reaccionan entre sí y con otros componentes, formando la denominada niebla fotoquímica, que está causando graves problemas ambientales en grandes ciudades. La reducción de las emisiones contaminantes resulta crucial, pues, además de tratarse de un problema ambiental, afecta negativamente a la salud de muchas personas.

Lluvia ácida

La lluvia ácida se origina cuando gases pro-cedentes de emisiones de óxidos de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx) reaccio-nan con el vapor de agua atmosférico for-mando ácidos corrosivos, como el ácido sul-fúrico (H2SO4) y el nítrico (HNO3). Cuando este agua precipita en forma de lluvia, deno-minada lluvia ácida, causa:

• Acidificación de bosques, ríos y lagos, que afecta nocivamente a la flora y la fauna que vive en ellos.

• Destrucción de fachadas y esculturas.

Acumulación de plásticos en los océanos

El uso de los polímeros sintéticos, y en con-creto de los plásticos, se ha extendido de forma muy acusada en los últimos 50 años. La mayoría de los productos que adquirimos, además de llevarlos en su composición, tam-bién los presentan en sus embalajes. La vida de estos productos es limitada, pero el mate-rial del que están hechos difícilmente es de-gradado de forma natural. Como resultado, muchos de ellos están llegando a los océa-nos, donde se acumulan y perjudican a los organismos oceánicos.

Algunos problemas ambientales relevantes

4 Las reacciones químicas y la sociedad

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Unidad 3 Aprende, aplica y avanza

1 Busca información y utilízala para definir los siguientes términos:

a) Emisiones

b) Corrosivo

c) Acidificación

d) Degradar

e) Fotoquímica

2 Explica qué es la niebla fotoquímica. Utiliza para ello las siguientes palabras: combustibles, óxidos de nitrógeno, fotoquímico, problema ambiental, salud, ciudades.

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