cuadreno de química

IES La Corredoria Departamento de Ciencias Oviedo Daniel Montes Olmedo 2º Curso ESO


TEMA 9: INTRODUCCIÓN A LA FORMULACION QUÍMICA

ÍNDICE 1.- Organización de la materia 2.- Sustancias químicas 3.- Tabla periódica 4.- ¿Qué es una formula? 5.- Valencia 6.- Fomulación: Óxidos 7.- Hidróxidos 8.- Combinaciones con H 9.- Sales de ácido hidráulicos

1.- Organización de la materia

La característica fundamental de la materia es su masa. También lo es de todas las partículas que la forman. Más del 99% de la materia del universo está en forma de plasma; en este estado las partículas elementales no están agrupadas formando átomos como sucede en el resto de los estados (sólido, líquido, gaseoso).

PARTÍCULAS SUBATÓMICAS Partículas subatómicas (o elementales) son aquellas que podemos encontrar en el interior de los átomos.

• Electrón: fue la primer partícula descubierta (1897) y la prueba de que los átomos eran divisibles. Su masa es muy pequeña (9,109 �10-31 Kg) y también su carga eléctrica, que es negativa y vales -1,6�10-19C. Durante mucho tiempo se consideraba la carga eléctrica más pequeña, por ello se dice que tiene carga eléctrica -1.

• Protón: Identificado por Rutherford en 1910 su masa es de 1,272�10-27 Kg. Esta formado por quarks y su carga eléctrica positiva y del mismo valor que la del electrón, por lo que se dice que el protón tiene de carga +1.


• Neutrón: descubierto en 1932 tiene una masa igual que la del protón pero no tiene carga eléctrica. Está formado por quarks.

• Quarks: Partículas que agrupadas de tres en tres forman protones y neutrones. Junto con el electrón son partículas elementales, pues nadie, aún ha conseguido dividirlas.

ÁTOMOS La estructura de los átomos es

• Los protones y los neutrones se agrupan formando el núcleo donde está casi toda la masa del átomo.

• Los electrones orbitan alrededor del núcleo. Las fuerzas de atracción-repulsión eléctricas mantiene la estabilidad de la estructura.

El número de electrones es igual al de protones, con lo que el átomo es eléctricamente neutro. El átomo es una estructura con un gran espacio vacío entre el núcleo y la corteza en la que se encuentran los electrones. Dos datos son muy importantes para diferenciar unos átomos de otros:

• Número atómico: nº de protones que tiene el átomo. • Número másico: nº de protones y neutrones. Es decir nº de partículas del núcleo.

IONES Los iones son átomos o grupos de átomos que no son eléctricamente neutros, es decir que tienen carga eléctrica porque han ganado o perdido electrones.

• iones positivos o cationes: son átomos que han perdido algún electrón por lo que su carga es positiva. (Fe2+ indica un átomo de hierro que tiene dos electrones menos: catión).

• iones negativos o aniones: son átomos que han ganado algún electrón por lo que su carga es negativa. (Cl- indica un átomo de cloro que tiene un electrón más: anión).

AGRUPACIONES DE ÁTOMOS En la mayoría de los casos los átomos se agrupan mediante uniones químicas entre ellos; principalmente formando:

• moléculas: pequeñas agrupaciones de número y composición fija (ejemplo el agua : 2 átomos de hidrógeno y 1 de oxígeno)

• redes o retículos atómicos e iónicos, grandes agrupaciones con un número indefinido de átomos y de iones (ejemplo: diamante, grano de sal,...). Si en estas agrupaciones los átomos están dispuestos de forma ordenada se llaman cristales.


MASAS ATÓMICAS Y MOLECULARES Las masas atómicas de átomos y moléculas son tan pequeñas que no resulta práctico medirlas en kilogramos. Por ello se utiliza como unidad la doceava parte de la masa del isótopo 12C (átomo de carbono con 6 protones y 6 neutrones) que es aproximadamente la masa de un protón. Así si decimos que la masa atómica del Cloro es 35,45 lo que queremos decir es que un átomo de cloro es 35,45 veces más pesado que la doceava parte de la masa del isótopo 12C.

2.- Sustancias químicas

Joseph Proust a finales del s. XVIII estableció el concepto de sustancia química para referirse a cualquier sustancia con una composición definida, sin importar de donde provenga, que presenta unas propiedades que la hacen reconocible. Cualquier muestra de materia está formada por sustancias químicas. Su estudio es la principal ocupación de la QUÍMICA. Las sustancias pueden ser:

• Sustancias químicas puras, formadas por una sola clase de moléculas o redes atómicas. Son raras de encontrar y muy difíciles de obtener artificialmente (Ej: el diamante, oro, agua destilada, alcohol puro).

• Mezclas de sustancias puras. En ellas hay más de una sustancia química. Son muy frecuentes. (Ej: vino, agua de mar, célula,...)

ELEMENTOS Y COMPUESTOS Entre las sustancias químicas puras se distinguen:

• los elementos; son las sustancias formadas por un sólo tipo de átomos. • los compuestos; son las sustancias que están formadas por más de un tipo de

átomos. 3.- Tabla periódica

Dimitri Ivanovich Mendelejev consiguió ordenar los elementos químicos conocidos en su época. Los ordenó según su masa atómica creciente. Posteriormente H.G.J. Moseley advirtió que la ordenación más práctica era por el número atómico creciente. Este criterio es el utilizado actualmente. Según este criterio cuando un elemento químico ocupa el lugar 14 ( el Silicio) quiere decir que su átomo tiene 14 protones.

• Grupos: corresponden a columnas. Los elementos de cada columna tienen propiedades químicas parecidas. Hay 18 grupos.


• Periodos: corresponden a las filas y sus elementos tienen propiedades químicas diferentes.

Los elementos de la tabla se pueden separar en dos grandes categorías:

• METALES: son la mayor parte y comparten una serie de propiedades o brillo metálico o color gris metálico ( excepto el oro : amarillo) o buenos conductores térmicos y eléctricos en estado sólido. o pueden mezclarse fundidos formando aleaciones

• NO METALES: son sólo una veintena de los elementos conocidos.

Tienen propiedades muy diversas pero todos ellos no tienen comportamiento "metálico".

Símbolos: Hidrógeno H Helio He Litio Li Berilio Be Boro B Carbono C Nitrógeno N Oxígeno O Fluor F Sodio Na Magnesio Mg Aluminio Al Silicio Si Fósforo P Azufre S Cloro Cl Potasio K Calcio Ca Cromo Cr Manganeso Mn Hierro Fe Cobalto Co Níquel Ni Cobre Cu Cinc Zn Arsénico As Selenio Se Bromo Br Rubidio Rb Estroncio Sr Plata Ag Cadmio Cd Plomo Pb Estaño Sn Antimonio Sb Teluro Te Yodo I Cesio Cs Bario Ba Osmio Os Platino Pt Oro Au Mercurio Hg Bismuto Bi Francio Fr Radio Ra


4.- ¿Qué es una formula? Para poder identificar una sustancia de forma precisa y sin equivocaciones es preciso identificar las sustancias químicas mediante el nombre o la fórmula.

• por su nombre. El nombre puede ser común ( como el agua) por normativo (por ejemplo óxido de hidrógeno) pero en ambos casos un nombre sólo puede servir para identificar una sustancia.

• por su fórmula. Los elementos químicos que forman la sustancia se representan mediante símbolos químicos (H, O, Na, K,...) y las proporciones en las que se encuentran se indican mediante subíndice numéricos. Por ejemplo la formula CO2

indica que la sustancia dióxido de carbono esta formada por el doble número de átomos de oxígeno que de carbono. No hay ninguna otras sustancia en la que se cumpla esta circunstancia.

Hay varias formas de expresar las fórmulas químicas:

• fórmulas empíricas. Indican sólo la composición. Ejemplo: NaCl • fórmulas moleculares. Indican el número exacto de átomos que hay en una

molécula de una sustancia. Ejemplo CH4 • fórmulas desarrolladas. Indican mediante guiones como se unen los átomos

y la forma que adoptan en el espacio.

5.- Valencia

Los átomos se mantienen juntos en las moléculas o en las redes atómicas porque están unidos. Es lo que se conoce como enlace químico. El número de enlaces que un átomo puede tener formar con otros átomos no es cualquiera y además es una característica de cada elemento. Se conoce como valencia. Algunos elementos tienen una sola valencia, por ejemplo la del Hidrógeno es 1 y la del oxígeno 2. Otros actúan con diversas valencias , por ejemplo el Carbono puede actuar con valencia 2 y 4. El concepto de valencia química tiene que ver con el número de electrones que tiene el átomo en la última capa y de cuantos le faltan o le sobran para adquirir una estructura estable. En algunas tablas periódicas se indican las valencias de todos los elementos, De todos modos es necesario familiarizarse con las utilizadas por los elementos más comunes.

FORMULAS DE LOS ELEMENTOS

Los elementos son sustancias formadas por átomos que son todos iguales. Pueden existir:

• Átomos individuales: Son los gases nobles. Su fórmula es su símbolo. Ejemplos: Helio (He), neón (Ne), argón (Ar).

• Moléculas: formadas por no metales. La mayoría son moléculas diatómicas (Hidrógeno ( H2) , Nitrógeno ( N2), oxígeno ( O2) ,...). Pero también las hay con diferente número de átomos ( ozono (O3), fósforo ( P4), azufre (S8),...

• Redes atómicas: de gran número de átomos. Se escriben con su símbolo atómico. Así actúan todos los metales (Li, Na, K, Mg, Fe, Au, Cu,...) y algunos no metales como el carbono (C) o el silicio (Si).

FORMULAS DE LOS COMPUESTOS BINARIOS

Un compuesto binario es el que esta formado por sólo dos elementos. Existen elementos con valencia positiva y otros con valencia negativa (ello es debido a que no todos los átomos atraen con la misma fuerza a los electrones). Cuando dos átomos se unen el que atrae a los electrones con más fuerza tiene valencia negativa y el que menos la tiene positiva.


El compuesto formado ha de tener carga neutra, por lo que han de compensarse las cargas negativas con las positivas. Para ello hay que jugar con el número de átomos de cada tipo hasta conseguirlo.

METALES.

VALENCIA 1 VALENCIA 2 VALENCIA 3 Litio Sodio Potasio Rubidio Cesio Francio Plata

Li Na K Rb Cs Fr Ag

Berilio Magnesio Calcio Estroncio Zinc Cadmio Bario Radio

Be Mg Ca Sr Zn Cd Ba Ra

Aluminio Al

VALENCIAS 1, 2 VALENCIAS 1, 3 VALENCIAS 2, 3 Cobre Mercurio

Cu Hg

Oro Talio

Au Tl

Níquel Cobalto Hierro

Ni Co Fe

VALENCIAS 2, 4 VALENCIAS 2, 3, 6 VALENCIAS 2, 3, 4, 6, 7 Platino Plomo Estaño

Pt Pb Sn

Cromo Cr Manganeso Mn

NO METALES. VALENCIA -1 VALENCIAS +/- 1, 3, 5, 7 VALENCIA -2 Flúor F Cloro

Bromo Yodo

Cl Br I

Oxígeno O

VALENCIAS +/-2, 4, 6 VALENCIAS 2, +/- 3, 4, 5 VALENCIAS +/- 3, 5 Azufre Selenio Teluro

S Se Te

Nitrógeno N Fósforo Arsénico Antimonio

P As Sb

VALENCIAS +/-2, 4 VALENCIA 4 VALENCIA 3 Carbono C Silicio Si Boro B 6.- Formulación: Óxidos

Los óxidos se forman al combinarse cualquier elemento químico con el oxígeno. Pueden formar óxidos todos los elementos de la tabla periódica excepto los gases nobles. Se nombran como:

óxido de .....+ nombre del elemento con la valencia en números romanos entre paréntesis.

En general indicar la valencia sólo es obligatorio si el elemento tiene más de una.


7.- Formulación II: Hidróxidos Los hidróxidos son compuestos que se forman por combinación de un catión (ión positivo) metálico con el anión ( ión negativo) hidróxido.

El anión hidróxido ( OH-) es un ión formado por dos átomos: oxígeno e hidrógeno con una carga global negativa. Esta carga negativa no es más que el resultado de la suma de las valencias del O (-2) y el H (+1).

Se nombran como

Hidróxido de... + nombre de metal con la valencia en números romanos La formulación general de un hidróxido será:

M+n + OH M(OH)n

8.- Combinaciones con H El hidrógeno puede funcionar con las valencias +1 y -1. Esto le permite combinarse tanto con los metales que tienen valencia positiva como con los no metales cuya valencia es negativa.

hidróxido de.... + nombre del elemento con la valencia en números romanos.

HIDRUROS METÁLICOS

Laos hidruros metálicos son compuestos que se forman por combinación de un catión metálico con el anión hidruro (H-)

M+n + H -1 M Hn HIDRUROS NO METÁLICOS

La combinación del hidrógeno con los no metales puede dar dos tipos de compuestos, según sea el elemento con el que se combine:

• con el O, S, Se, Te, F, Cl, Br, I, y At : el hidrógeno forma compuestos conocidos como ácidos hidrácidos-

En los ácidos hidrácidos, el H tiene valencia positiva +1 y no metal actúa con valencia negativa:

� Valencia -2: para O, S, Se y Te � Valencia -3: para F, Cl, Br, I y At

Se pueden nombrar como todos los hidruros pero también como: Ácido + la raíz del nombre del elemento + hídrico • con el B, C, Si, N, P, As, y O : el hidrógeno forma compuestos que no tienen

carácter ácido. Estos compuestos también se formulan de acuerdo con el número de oxidación del no metal y siguen la nomenclatura general. Pero además tienen nombre propios.

H+1 + B-3 BH3 Borano


H+1 + C-4 CH4 Metano

H+1 + Si-4 SiH4 Silano

H+1 + N-3 NH3 Amoniaco

H+1 + As-3 AsH3 Arsina

H+1 + P-3 PH3 Fosfina

H+1 + O-2 H2O Agua 9.- Sales de ácidos hidrácidos Existen varios tipos de sales. En general son compuestos formados por la unión de un ión positivo de carácter metálico ( M n+) non un ión negativo de carácter no metálico ( N p-). Las sales que se forman a partir de los ácido hidrácidos son las más sencillas. Químicamente estas sales se obtienen a partir de la reacción (reacción de neutralización) de un ácido hidrácido con un hidróxido. Por ejemplo:

HCl + Na OH NaCl + H2O ácido base sal agua

La fórmula de la sal se escribe con el catión (metal) a la izquierda y el anión (no metal) a la derecha.

raíz de anión + -uro de .... + nombre del catión con la valencia en números romanos.

De todas las sales de este tipo el cloruro sódico (NaCl) es la más conocida. Otra sal muy conocida es el carburo de calcio (Ca2C), que reacciona con el agua y

produce acetileno, un gas combustible. Esta reacción es la base de los motores y de luces llamadas "de carburo".

�� 1.- Calcula la masa de una molécula de agua ( H20)

Ten en cuenta que la masa atómica del H es 1,00787 uma y que la masa atómica del O es 15,9994 uma

2 átomos de H= 1,00787 · 2= 2,01574 uma 1 átomo de O= 15,9994 · 1= 15, 9994 uma Total masa molecular…………… 18.01514 uma

��2.- Calcula la masa de una molécula de glucosa ( C6H12O6) Toma como datos de masas atómicas ( C = 12 , H = 1 y O = 16)

6 átomos de C= 12· 6= 72 uma 12 átomos de H= 1·12= 12 uma 6 átomos de O= 16 · 6= 96 uma


Total= 180 uma

�� 3.- Clasifica las siguientes sustancias en puras y mezclas_

Sustancias puras mezclas Azúcar Agua destilada Café Leche Vidrio Alcohol etílico Oxígeno Acetona Vino nitrógeno

Azúcar Agua destilada Alcohol etílico Oxígeno Acetona Nitrógeno

Café Leche Vidrio Vino

��4.- Clasifica las siguientes sustancias:

Elementos compuestos Hidrógeno Amoniaco Agua Oro Hierro Plata Cloruro de sodio Mercurio Dióxido de carbono glucosa

Hidrógeno Oro Hierro Plata Mercurio

Amoniaco Agua Cloruro de sodio Dióxido de carbono glucosa


��5.- Formula las siguientes sustancias

Óxido de calcio Ca O

Trióxido de pentacloro Cl5 O3

Óxido de Litio Li2 O

Óxido de Boro B2 O3

Óxido de Berilio Be O

Óxido de oro (I) Au2 O


Óxido de aluminio Al2 O3

Óxido de oro (III) Au2 O3

Pentaóxido de dinitrógeno N2 O5

Óxido de plata Ag2 O

Trióxido de dicobalto Co2 O3

Óxido de níquel (III) Ni2 O3

��6.- Nombra las siguientes sustancias

N2O5 Pentaóxido de dinitrógeno Óxido de Nitrógeno (V)

Na2O

Monóxido de disodio Óxido de sodio

K2O Monóxido de dipotasio Óxido de potasio

P2O- Trióxido de difosforo Óxido de fósforo (III)

SO2 Dióxido de monoazufre Óxido de azufre (IIII)

P2O5 Pentaóxido de difósforo Óxido de fósforo

N2O3 Trióxido de dinitrogeno Óxido de nitrógeno (III)

PO2 Dióxido de monofosforo Óxido de fósforo (IV)

Br2O3 Trióxido de dibromo Óxido de bromo (III)

I2O5 Pentaóxido de diyodo Óxido de yodo (V)

�� 7.- Indica las valencias de cada elemento en los siguientes compuestos

Valencia del K =+1 K2O

Valencia del O =-2

CaO Valencia Ca = +2


Valencia O =-2

Valencia Cu =+3 Cu2O3

Valencia O =-2

��8.- Formula las siguientes sustancias:

Hidróxido de magnesio Mg (OH)2

Hidróxido de plomo (II) Pb (OH)2

Hidróxido de potasio K (OH)

Hidróxido de cobre (II) Cu (OH)2

Hidróxido de níquel (II) Ni (OH)2

Hidróxido de plomo (IV) Pb (OH)4

Hidróxido de aluminio Al (OH)3

Hidróxido de oro (III) Au (OH)3

Hidróxido de estroncio Sr (OH)2

Hidróxido de platino (II) Pt (OH)2

��9.- Nombra las siguientes sustancias

Pb(OH)2 Hidróxido de plomo (II) Dihidróxido de plomo

Cs OH

Hidróxido de cesio Monohidróxido de cesio

Li OH Hidróxido de Litio Monohidróxido de Litio

Sr(OH)2 Hidróxido de Estroncio Dihidróxido de Estroncio

Na OH Hidróxido de Sodio Monohidróxido de sodio

Rb OH Hidróxido de Rubidio Monohidróxido de Rubidio


Co (OH)2 Hidróxido de Cobalto (II) Dihidróxido de Cobalto

Bi(OH)3 Hidróxido de Bismuto (III) Trihidróxido de Bismuto

Sn(OH)4 Hidróxido de Estaño (IV) Trtahidróxido de Estaño

Hg(OH)2 Hidróxido de Mercurio (II) Dihidróxido de Mercurio


Valencia del Ga=+3

Valencia del O =-2 Ga(OH)3

Valencia del H= +1

Valencia Cu=

Valencia O = Cu(OH)2

Valencia H =

Valencia K =

Valencia O = K OH

Valencia H =

�� 11.- Formula las siguientes sustancias:

Hidruro de rubidio

Ácido fluorhídrico

Hidruro de Litio

Ácido selenhídrico

Hidruro de níquel (III)

Amoniaco


Hidruro de potasio (II)

Silano

Hidruro de cromo III

Borano

�� 12.- Nombras las siguientes sustancias

H2O

FrH

AsH3

AuH3

HBr

PbH2

H2S

SrH2

CH4

HgH2


Valencia del Na=

NaH Valencia del H =

Valencia H =

HF Valencia F =

�� 14.- Formula las siguientes sustancias:


Cloruro de mercurio (II)

Sulfuro de plata

Nitruro de potasio

Bromuro potásico

Ioduro de Litio

Carburo magnésico

Sulfuro de oro (III)

Fluoruro de potasio

Nitruro de potasio

Seleniuro de hierro (III)

�� 15.- Nombras las siguientes sustancias

PbCl4

BeF2

CsF

ZnS

RaBr2


BaBr2

K4C

FeI3

FeN

Al2S3


Valencia del N=

Nitruro de hierro (III) Valencia del Fe =

�� 17.- Define:

átomo

ión

molécula

��18.- .Une cada entidad con su nombre

Electrón

Molécula

K+

Anión

H2O

Átomo

S2-

Partícula elemental


He

Catión

�� 19.- ¿Cuál crees que es el elemento más pequeño que existe?.¿Y cuál es el más grande?

�� 20.- ¿Cuál crees que es la molécula más pequeña que existe?.¿Y cuál es la más grande?

�� 21.- ¿Qué es un elemento? Nombra cinco elementos, al menos uno de cada estado físico( sólido, líquido, gaseoso) a temperatura ambiente.

�� 22.- Localiza el nombre de algunos elementos químicos

U R A N I O D A O H H U E O A S R F L I N E O N D H E R O D O R R E I H P A C R O O O G D O L N I O


�� 23.-

�� 24.- �� 25.-

�� 26.-

�� 27 �� 28.- Fíjate en la disposición del archipiélago de las Antillas ¿Cómo

se denomina esta formación?¿Cómo explicarías su origen?

�� 29.- ¿Cómo se llaman las placas que tuvieron que colisionar para que se formara la cordillera del Himalaya?


�� 30.- Durante la orogenia alpina se formaron varias cordilleras. Nombra los dos más cercanos a la península ibérica.

�� 31.- ¿Cómo actúan sobre el relieve los procesos geológicos internos? ¿y los externos?

�� 32.- ¿Qué relación existe entre la presencia de elementos radioactivos en las capas profundas de la tierra y el calor interno?

�� 33.- ¿Qué tipo de productos emite un volcán?

�� 34.- ¿Cómo son las erupciones hawaiana? ¿Y cómo son las plinianas?

��35.- ¿En qué tipos de contactos de placas se originan las erupciones volcánicas?

��36.- ¿Cómo se originan los terremotos? ��37.- Cita las ondas sísmicas liberadas en un terremoto e indica sus características?


��38.- Señala las diferencias entre sismómetro, sismógrafo y sismograma.

��39.- ¿En qué tipo de bordes se producen los terremotos de mayor intensidad?

��40.- ¿Qué son los precursores volcánicos?.Cita algunos ejemplos.

��41.- ¿Cuáles son las regiones del planeta con mayor riesgo sísmico? ��42.- ¿Cuál es la diferencia entre la escala Ritcher y la Mercalli?

��43.- ¿En que se diferencian las rocas intrusivas de las extrusivas?

��44.- ¿Por qué muchas rocas presentan huecos en su estructura?

��45.- ¿Qué es el metamorfismo?

��46.- ¿Cómo se desarrollan los diferentes tipos de metamorfismo?

��47.- ¿Qué textura adquirirán los minerales de una roca sometidos a gran presión?

��48.- ¿Qué relieve se origina tras la colisión entre una placa oceánica y una continental?


��49.- ¿En qué tipo de contacto de placas se forman los arcos de islas?

��50.- Si una roca volcánica tiene estructura vítrea ¿qué nos indica sobre las condiciones de su enfriamiento?

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