quimica inorganica de fco recio del bosque

8/20/2019 Quimica Inorganica de Fco Recio Del Bosque

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Francisco Higinio Recio del BosqueUniversidad Autónoma de Coahuila

QUÍMICA INORGÁNICA B A C H I L L E R A T O

C u a r t a e d i c i ó n

MÉXICO • BOGOTÁ • BUENOS AIRES • CARACAS • GUATEMALA • LISBOA

MADRID • NUEVA YORK • SAN JUAN • SANTIAGO

SAO PAULO • AUCKLAND • LONDRES • MILÁN • MONTREAL • NUEVA DELHI

SAN FRANCISCO • SINGAPUR • ST. LOUIS • SIDNEY • TORONTO

Revisión técnica

M. en Q. Ana María Muttio RicoUniversidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Qu´ímica


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Publisher: Jorge Rodríguez Hernández

Director editorial: Ricardo Martín Del Campo

Editor sponsor: Luis Amador Valdez Vázquez

Asistencia editorial: Anastacia Rodríguez Castro

Supervisor de producción: Jacqueline Brieño Álvarez

Diseño de interiores: APHIK, S.A de C.V.Diseño de portada: José Palacios Hernández

Diagramación: Visión Tipográca

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Torre A, piso 17Colonia Desarrollo Santa FeDelegación Álvaro ObregónC.P. 01376, México D.F.

Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana, Reg. Núm. 736

ISBN 13: 978-970-10-6406-1

ISBN 10: 970-10-6406-2ISBN Edición anterior: 970-10-5083-5

1234567890 09765432108Impreso en China Printed in China

QUÍMICA INORGÁNICA

C u a r t a e d i c i ó n


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Este libro está dedicado a:

Francisco Daniel Mariana

Diego Alberto

David Abraham

Ana Karina


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v

Francisco H. Recio del Bosque nació en la ciudad de Sal-tillo, Coahuila, y su infancia transcurrió en la congr ega-ción de Jamé, enclavada en la Sierra de Arteaga, Coahuila.Se graduó como profesor de Educación Primaria en la Es-cuela Normal de Coahuila, ejerciendo su profesión en la Alta Tarahumara de Chihuahua. Es graduado como Maes-tro en Educación Media y Normal en la Escuela NormalSuperior de Monterrey, Nuevo León, en la especialidadde Física y Química. Ha sido docente durante más de 30años en escuelas secundarias y de bachillerato impartiendo

matemáticas, física y química. Ha sido presidente de academias de química localesy regionales en los niveles medio básico y superior y desempeñando puestos admi-nistrativos como subdirector en el nivel medio básico y dir ector en el nivel mediosuperior, además de haber sido Coordinador de la Unidad Saltillo de la Universidad Autónoma de Coahuila, lo que le ha permitido, sin abandonar la docencia, escribirlibros de química para los tr es grados de secundaria y los de química inorgánica,orgánica y general para bachillerato.

Su pasión por la enseñanza de la química, ubicándola como par te de la vida co-tidiana, más allá de la química teórica, le ha pr esentado la oportunidad de escribirvarias obras de esta disciplina editadas por McGraw-Hill Interamericana Editores.

Su pasatiempo consiste en cultivar en un huerto familiar, árboles frutales y verdu-ras diversas, dedicado a su esposa, hijos y nietos, además de tocar la armónica comoaficionado.

Acerca del autor


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UNIDAD 1 Objeto de estudio de la química 2

1.1 Química: una ciencia interdisciplinaria 6

Definición de química 6División de la química 6Relación con otras ciencias 7Importancia y campo de acción de la química 7Manos a la obra La química en la industria 9Lectura La protección de la capa de ozono 11

1.2 Materia 11

Concepto de materia 11Otras formas de la materia 16Propiedades de la materia 17Clasificación y composición de la materia 18Manos a la obra Características de los elementos,

los compuestos y las mezclas 25

1.3 Energía 27

La energía y su relación con los cambios 27Conservación 31Manos a la obra ¿Qué ocurre cuando una vela se quema? 35

Lectura Compuestos químicos naturales contra productos sintéticos 36

UNIDAD 2 Estructura atómica y tabla periódica 40

2.1 Partículas subatómicas y modelos atómicos 42

Estructura básica del átomo 43Partículas subatómicas fundamentales 43Modelo atómico de Dalton 44Modelo atómico de Tomson 47Modelo atómico de Rutherford 47Modelo atómico de Bohr 48

Modelo atómico de Sommerfeld 55Lectura Los monitores para TV y computadoras y las luces de neón 46Manos a la obra Espectros de emisión 56

2.2 Modelo atómico de la mecánica ondulatoria

y números cuánticos 57

Principio de dualidad 58Principio de incertidumbre 58Principio de Shrödinger 58

Contenido


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vii

Principio de Dirac 59Números cuánticos 59Número cuántico principal 59Número cuántico por forma 60Número cuántico por orientación o magnético 63

2.3 Configuraciones electrónicas 66

Principio de Aufbau 66Estructuras de Lewis 71

2.4 Tabla periódica 73

Símbolos químicos 73

Número atómico 75Número de masa 77Isótopos 80Desarrollo de la tabla periódica 82Lectura Cuentos de isótopos 82Manos a la obra Distribución electrónica 85

2.5 Principales familias de elementos 94

Metales alcalinos 96Metales alcalinotérreos 97Halógenos 100

Gases raros 101Metales de transición 102Metales de transición interna 102Metaloides 102Lectura Los fluoruros y la caries dental 107

UNIDAD 3 Enlace químico: modelos de enlaces e

interacciones intermoleculares 112

3.1 Enlace químico 114

Regla del octeto 115Representación de enlaces con estructura de Lewis 117Enlace iónico 117Enlace covalente 121Enlace por coordinación 129Enlace metálico 131Manos a la obra El enlace de los compuestos 124Lectura El brócoli, ¿un alimento milagroso? 127

3.2 Enlace molecular 133

Atracciones de Van der Waals 133


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viii

Puente de hidrógeno 134Propiedades asociadas al puente de hidrógeno 135Nuevos materiales 137Lectura Origen del horno de microondas 137Lectura Los fullerenos 139

UNIDAD 4 Nomenclatura de compuestos

químicos inorgánicos 142

4.1 Fórmula química 144

Fórmulas condensadas y desarrolladas 146Lectura El dióxido de silicio: componente importante

en la corteza terrestre 147

4.2 Funciones químicas inorgánicas 148

Óxidos básicos 148Óxidos ácidos o anhídridos 151Hidróxidos 154

Ácidos (oxiácidos) 155 Ácidos (hidrácidos) 158Sales (oxisales) 158Sales (haloides) 160

Sales ácidas 161Hidruros 162Lectura No hay motivos para reír 153Manos a la obra Antiácidos 167Lectura ¿Cómo se inflan las bolsas de aire? 168

UNIDAD 5 Reacciones químicas 172

5.1 Reacciones químicas 174

Definición 177Tipos de reacciones 179Representación mediante ecuaciones 179Clasificación general de las reacciones químicas 180Reacciones termoquímicas 183Elementos de termoquímica 183Velocidad de reacción, definición y factores que la afectan 187Lectura Consumismo y desarrollo sostenible 176Manos a la obra Reacciones químicas 177Manos a la obra Acción de las enzimas 189Lectura ¿Envejecemos por oxidación? 190


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ix

5.2 Balanceo de ecuaciones químicas 190Definición 191Método de aproximaciones o tanteo 191Método redox 196Método algebraico 202Lectura El lanzamiento del transbordador espacial 199Manos a la obra Tipos de reacciones químicas 203Lectura Fertilizantes producidos por los rayos 205

UNIDAD 6 Estequiometría 208

6.1 Estequiometría 210

Leyes fundamentales 210

6.2 Cálculos estequiométricos 219

Composición porcentual 219Fórmulas empíricas 224Fórmulas moleculares 224Fórmula real 225Relaciones ponderales 229Relaciones volumétricas 234Porcentaje de rendimiento 237Lectura

El alcohol metílico: ¿combustible con futuro? 238 6.3 Normalización de volúmenes 239

Ley de Boyle 239Ley de Charles 240Ley de Gay-Lussac 241Ley general de los gases 244

6.4 Contaminación del aire 245

Componentes más importantes del aire 245Efecto invernadero y calentamiento global del planeta 246Inversión térmica 247

Esmog 247Lluvia ácida 247Índice Metropolitano de la Calidad del Aire (Imeca) 248Lectura Contaminación del agua 249Manos a la obra Ley de Boyle 250

Glosario 255

Bibliografía 260

Índice 261


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Unidad 1

Objeto de estudiode la química

Contenido

¿Cuánto sabes? 1.1 Química: una ciencia interdisciplinaria

Manos a la obra La química en la industria

Lectura La protección de la capa de ozono

1.2 Materia

Manos a la obra Características de los elementos,los compuestos y las mezclas

1.3 Energía

Manos a la obra ¿Qué ocurre cuando una vela se quema?

Lectura Compuestos químicos naturales contraproductos sintéticos

Actividades Lo que aprendí

Es indispensable conocer el mundo que nos rodea, ya que al

estar conectados con la naturaleza, debemos ser conscientes

de lo que le hacemos, pues nos lo hacemos a nosotros

mismos. En este conocimiento contribuye enormemente la

química.


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Objetivo de la unidad

El estudiante identificará, de manera crítica y cooperativa, el objeto de estudio de la químicay su relación con otras ciencias, mediante el reconocimiento de problemáticas de la sociedad

actual que involucren el uso de las propiedades de la materia, la energía y su interrelación.


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Introducción

El conjunto de todos los seres y hechos que nos rodean forman lo que se llamanatu-raleza ; estos hechos que obser vamos alrededor no se dan aislados y constituy en uncampo de estudio de ciencias que se r elacionan entre sí. Estas ciencias r eciben elnombre de ciencias naturales y son principalmente: biología, física, química y astro-nomía. La química es, pues, una ciencia natural.

Podemos definir a la ciencia como un conjunto sistematizado de conocimientosordenados lógicamente, que se refieren a hechos relacionados entre sí, que se puedencomprobar mediante la experimentación, el uso de aparatos o de las matemáticas yque conducen a la verdad relativa.

Los conocimientos que conforman una ciencia se logran mediante un pr ocesollamado método científico. El primer paso de este método es la observación, queconsiste en recolectar información acerca de un problema mediante la utilización delos sentidos; luego, se pr opone una hipótesis , que es una posible explicación de loobservado. La hipótesis constituye el segundo paso y para saber si es correcta se debeprobar mediante la experimentación; este tercer paso consiste en repetir lo observado.Los científicos aceptan las hipótesis que han sido comprobadas mediante experimen-tos y rechazan aquellas cuya comprobación experimental es insostenible.

La organización de los conocimientos así logrados se llama teoría . Una teoría esuna explicación basada en muchas obser vaciones y apoyada por los r esultados demuchos experimentos (figura 1.1).

En esta unidad aprenderemos cómo se relaciona la química con otras ciencias; enqué forma satisface nuestras necesidades, las propiedades mediante las cuales se pue-den identificar los tipos de materia, así como la clasificación básica de ésta y la rela-ción entre materia y energía.

Una ley científica es un hecho de la naturaleza que se observa con tanta frecuenciaque se acepta como verdad.

La palabra y su raíz

ciencia Scientia (latín)conocimiento.Conjunto de métodos y técnicaspara adquirir y organizarconocimientos sobre un cúmulode fenómenos objetivos.

1. ¿Qué entiendes por química?

2. Escribe tres ejemplos de cómo influye la química en tu vida diaria.

3. ¿Qué entiendes por materia?

4. ¿Cuáles son los estados de agregación molecular de la materia?

5. ¿Cuáles ciencias se relacionan para dar lugar a la bioquímica?

6. ¿Es correcta la expresión “el agua, el líquido elemento”? ¿Por qué?

7. ¿Cuál es el concepto de energía?

8. ¿Qué entiendes por energía limpia?

¿Cuántosabes?


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Figura 1.1 Los métodos de la ciencia Los científicos realizan una serie de observaciones que los llevan avarias hipótesis. Cada hipótesis debe comprobarse a través de un sinnúmero de experimentos. Si los resultadosexperimentales no son acordes con la hipótesis, nuevas observaciones conducirán a otras hipótesis. La hipótesisque se apoya en muchos experimentos se convierte en una teoría, la cual explica un hecho o fenómeno natural.


química Κηεμεια (griego)relativo a los jugos o esenciade las cosas.Ciencia natural que estudia lamateria, su estructura, propiedades y transformación a n ivel atómico,molecular y macromolecular.

Observación Observación Observación

Hipótesis

Experimento Experimento Experimento

Teoría

Tiempo y más experimentos

Teoría revisada

Revisión de hipótesis

Tantas veces como sea necesario

¿Por qué estudiar química?

Aunque en tu futuro profesional no consideres a la química como algo fundamental,esta ciencia estará presente en tu vida diaria. Por ejemplo, alguna vez te has pregun-tado: ¿de qué material es el envase de un refresco y de dónde proviene? Al desecharlo,¿cómo afecta a la naturaleza? ¿Por qué ya no deben utilizarse compuestos de plomoen las gasolinas y cuál es el efecto de este metal tanto en vegetales como en animales?¿Qué es y de dónde proviene el material con que se fabrican algunos platos “irrom-pibles” y otros enseres de cocina? ¿Cuál es la utilidad de algunos disolv entes y porqué debe controlarse su venta? ¿Por qué algunas prendas de vestir, al contacto con elfuego se “funden” y otras se “queman”? ¿Por qué no se descomponen los alimentosque se guardan en envases cerrados herméticamente? ¿Por qué es benéfico para laagricultura el uso de insecticidas y fertilizantes y cuál es el riesgo cuando se aplicande forma indiscriminada? El sodio y el clor o son elementos tó xicos; sin embargo,¿por qué la sal de cocina, formada de la unión de estos elementos es una sustanciaindispensable para nuestro organismo? El carbono, el hidrógeno y el oxígeno formanla aspirina y el azúcar de mesa, ¿por qué no puedes usar la primera para endulzar unabebida o tomar una cucharada de azúcar para el dolor de cabeza?

La lista de preguntas es interminable. Al estudiar química comprenderás el mun-do que te r odea, y aprenderás que el uso de las sustancias químicas pr oporcionagrandes beneficios a la humanidad, así como los riesgos que conlleva.

55¿Por qué estudiar química?


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Unidad 1

Objeto de estudio de la química6

Definición de química

La química es la ciencia que estudia la materia, su estr uctura íntima, sus cambios,sus relaciones con la energía, las leyes que rigen esos cambios y esas relaciones.

De acuerdo con lo anterior, admitimos que la química estudia cómo está formada la

materia y sus transformaciones; ahora bien, debido a que lo que nos rodea está constitui-do de materia, resulta que el universo es objeto de estudio de esta ciencia.No hay otra rama de la ciencia que tenga un campo de estudio tan amplio como

la química, y al analizar el campo de estudio de otras ramas del saber, encontraremosque la química tiene una estrecha relación con cualquier ciencia en particular.

División de la química

Como se indicó anteriormente, el campo de estudio de la química es muy amplio y,por tanto, resulta imposible que alguien posea todos los conocimientos que consti-tuyen esta ciencia. Esta razón y otras de carácter didáctico determinan que la quími-

ca se divida en varias ramas, las que comúnmente son:• Química general Esta rama trata de los principios básicos que se refieren a la es-

tructura íntima de los cuerpos y sus propiedades. Se relaciona estrechamente conla física.

• Química inorgánica Su campo de estudio se refiere a las sustancias que formanel reino mineral. No estudia los componentes del carbono a ex cepción de loscompuestos oxigenados de este elemento.

• Química orgánica Estudia los compuestos del carbono. Se llama orgánica ya quetodos los compuestos orgánicos contienen en sus moléculas átomos de carbono.

se divide en

Energía

CambiosComposición

Materia Alimentación

Vestido

Habitación

Salud

TransporteQuímicaanalítica

Matemáticas

Biología

Física

Astronomía

Geología

Químicaorgánica

Químicainorgánica

Químicageneral

Química

su y sus

provocados por

que satisface necesidades de se relaciona conestudia la

Mapa conceptual 1.1

1.1 Química: una ciencia interdisciplinaria


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• Química analítica Comprende los métodos de reconocimiento y determinaciónde los constituyentes de los compuestos, tanto en su calidad (análisis cualitativo)como en su cantidad (análisis cuantitativo).

• Fisicoquímica Comprende las leyes básicas de la química, así como las hipótesis

y teorías que se emplean para explicarlas.• Bioquímica Su campo se refiere a los procesos químicos que ocurren en los seresvivos.

Hay otros campos más concretos de aplicación de la química, como la termoquí-mica, la electroquímica, la cinética química, etcétera.

Relación con otras ciencias

La relación de la química con otras ciencias da origen a ciencias intermedias que lesirven de enlace, como se especifica en la figura 1.2.

Además, hay muchas otras ciencias que tienen que v er con la química, como la

medicina, la agricultura, la oceanografía, la ingeniería y las matemáticas; esta última,debido a que el lenguaje matemático es empleado para r epresentar las ecuacionesquímicas, efectuar cálculos y, en general, para interpretar sus leyes.

BioquímicaBiología

FísicoquímicaFísica

Geología

Astronomía Astroquímica

Geoquímica

Transformaciones químicasque ocurren en los seresvivos: digestión, crecimiento,etcétera

Efectos de la energía sobrela materia.Estudio del átomo

Cambios químicos ocurridosen las rocas, en las diferenteseras geológicas

Estructuras y constitución

de los astros

Química

Importancia y campo de acción de la química

Gracias a la aplicación científica de la química se han obtenido millares de sustanciasque el hombre ha creado para su bienestar; por ejemplo, una ayuda poder osa paranuestro sustento ha sido la fabricación de abonos ar tificiales y productos químicosque incrementan la cantidad y calidad de los alimentos, así como su conservación y

771.1Química: una ciencia interdisciplinaria

Figura 1.2 Relación de la químicacon otras ciencias.


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Unidad 1


utilización; también contribuye a nuestro vestido al proporcionar fibras artificialesque sustituyen la demanda de fibras vegetales y animales que, como el algodón y laseda, casi han sido desplazadas.

Asimismo, favorece nuestra salud al suministrar dr ogas y medicamentos que,

como las vitaminas y hormonas, quinina, sulfamidas, penicilina, anestésicos y desin-

Investiga

Escribe ejemplos de productos quesatisfagan tus necesidades de:

a) alimentación, b) vestido,c ) habitación, d ) salud y e) transporte.

Agrícola

Figura 1.3 La química está presente en la gran mayoría de las industrias.

Papelera

Alimentaria Metalúrgica

Electrónica Industria del vidrio

Textil Petroquímica


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La química en la industria

991.1

Química: una ciencia interdisciplinaria

fectantes, salvan y prolongan la vida humana al combatir y alejar la enfermedad,aliviar el dolor y los sufrimientos de los infortunados y, por último, hace más fácil yagradable la vida, al facilitarnos materiales de construcción, comunicación, transpor-te y la fabricación de gran número de productos que utilizamos diariamente.

La química es la base de casi 100% de industrias como la agrícola y ganadera, delpapel, de los alimentos, metalúrgica, electr ónica, el vidrio, textil, farmacéutica, pe-troquímica y muchas otras más (figura 1.3).

En la siguiente lista de productos escribe el nombre de la in-dustria que los produce (en algunos casos puedes mencionarmás de una industria).

a) Cartón: _________________________________

_______________________________________

b) Oro químicamente puro: _____________________

_______________________________________

c ) Computadoras: ____________________________

_______________________________________

d ) Fibra óptica: ______________________________

_______________________________________

e) Aspirina: ________________________________

_______________________________________

f ) Fertilizantes: ______________________________

_______________________________________

g) Poliéster: ________________________________

_______________________________________

h) Lubricantes: ______________________________

_______________________________________

i ) Fibra de algodón para prendas de vestir: __________

_______________________________________

j ) Botellas: ________________________________

_______________________________________

k ) Sustancias para teñir telas: ____________________

_______________________________________

l ) Parabrisas: _______________________________

_______________________________________

m) Calculadoras: _____________________________

_______________________________________

n) Acero: __________________________________

_______________________________________

ñ) Leche condensada: _________________________

_______________________________________

o) Celofán: _________________________________

_______________________________________

p) Alimentos balanceados: ______________________

_______________________________________

q) Vacunas: ________________________________

_______________________________________

r ) Mercurio para termómetros: ___________________

_______________________________________

Manos

a la obra


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Como podrás apreciar, la química existe en nuestr o entorno y juega un papelpreponderante en nuestra calidad de vida. Sin embargo, en ocasiones hay imprevis-

tos que nos pueden perjudicar. A continuación mencionamos algunos ejemplos.

DDT, dicloro-difenil-tricloroetano

El ddt es un famoso y potente plaguicida que se utiliz ó para comba-tir plagas agrícolas y domésticas durante los años sesenta y a princi-pios de los setenta del siglo pasado. Es un compuesto muy estableque dura por lo menos ocho años en el ambiente.

No obstante, al acumularse en los tejidos grasos es fatal paradiversas clases de aves y peces y resulta altamente tóxico para el serhumano.

Se han celebrado acuer dos internacionales para eliminar porcompleto su empleo; por ello, se r ealizan experimentos para susti-

tuirlos por otros insecticidas menos tóxicos.

CFCs, clorofluorocarbonos

Con el nombre de freón se conoce a los compuestos gaseosos de metanos yetanos que contienen flúor y cloro, es decir, son los clorofluorocarbonos (cfcs), loscuales se han empleado para impulsar sustancias que se encuentran en latas que pro-

ducen aerosoles con sólo apretar una pequeña válvula. Como ejemplo podemos citarperfumes, lacas, aromatizantes de ambiente, insecticidas, etcétera. Los clor ofluoro-carbonos se licuan fácilmente y por ello también se emplean en refrigeradores y sis-temas de aire acondicionado.

Como puedes apreciar, son relativamente útiles; no obstante, a últimas fechas se hasabido que son peligrosos porque destruyen las moléculas de ozono, un gas formadopor moléculas que contienen tres átomos de oxígeno (O3), en lugar de dos (O2), com-puesto indispensable para la vida, ya que forma una capa pr otectora que existe en laatmósfera alta y que absorbe la may or parte de la radiación ultravioleta (uv) pr ove-niente del Sol.

Figura 1.4 El fue uninsecticida muy utilizado en losaños sesenta del siglo pasado;

sin embargo, fue prohibido a partirde 1972 por su gran potencialcontaminante.

Figura 1.5 El ozono (O3) esun alótropo del oxígeno queconstituye una barrera contra losrayos , dañinos para la vida, yforma una capa en la atmósferaterrestre. Sin embargo, el usoindiscriminado de clorofluorocarbonosha provocado el rompimiento de lacapa de ozono, lo cual pone en riesgola vida del planeta. En la ilustraciónse muestra el “agujero” en la capa deozono situado sobre la Antártida.

¿Sabías que...?

El uso del se prohibió desde1972. A la fecha su utilización estárigurosamente controlada, y serestringe al combate de insectos

que producen enfermedades alhombre como el paludismo, el tifo y el dengue.

Unidad 1



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La protección de la capa de ozonoLectura

11

Figura 1.6 La mayoría de los refrigeradores actuales ya usansustancias alternas a los , que además de ser más eficientes,

no dañan la capa de ozono.

La destrucción de la capa de oz ono es extremadamente peligrosa, ya que la vidaterrestre se expone a un exceso de dicha radiación, la cual puede producir cáncer de lapiel, cataratas, reducir la respuesta del sistema inmunitario, inferir en el pr oceso defotosíntesis de las plantas y afectar el crecimiento del fitoplancton oceánico. La solu-ción a este problema consiste en dejar de utilizar los clorofluorocarbonos.

En la actualidad se producen compuestos que contienen hidrógeno, flúor y car-bono para utilizarlos como refrigerantes; es decir, no contienen cloro, que es el res-

ponsable de la destrucción de la capa de ozono.

1.2 Materia

Concepto de materia

En el mundo físico que nos r odea sólo hay materia que se manifiesta en forma demasa o de energía y éstas se encuentran íntimamente r elacionadas. Pero, ¿qué es lamateria? Resulta difícil dar una definición de materia mediante términos corrientes.

11111.2.

Materia

Los clorofluorocarbonos (s) son compuestos que contie-nen átomos de cloro y de flúor unidos al carbono, son idealespara los refrigeradores y acondicionadores de aire por ser notóxicos y no corrosivos. Sin embargo, sucede que la gran esta-bilidad química de estas sustancias, que con anterioridad se

creyó constituía su princi-pal virtud, es su caracte-rística más grave. Estoscompuestos se fugan a laatmósfera, y al ser tan pocoreactivos, persisten ahí du-rante décadas. Sin embar-

go, a cierta altitud, los se descomponen por efec-to de la luz ultravioleta, loque libera átomos de clo-ro que provocan la des-trucción de la capa deozono en la estratosfera.Para evitar este problema,las naciones industrializa-

das firmaron un acuerdo (llamado Protocolo de Montreal) queprohíbe el uso de a partir de 1996.

Sin embargo, remediar esta situación implica encontrarsustitutos para los s. Hasta el momento la búsqueda detales sustitutos está muy avanzada. La producción mundial des ya se ha reducido a la mitad con respecto al nivel de1986, 1.13 millones de toneladas métricas. Mientras tanto,una estrategia para el reemplazo de los s es cambiar acompuestos similares que contienen átomos de carbono ehidrógeno sustituidos por átomos de cloro. Por ejemplo, laindustria estadounidense de aparatos ha cambiado del freón-12 (CF2Cl2), al compuesto CH2FCH3 (llamado HFC-134a),

para uso en refrigeradores domésticos, y la mayoría de losnuevos automóviles y camiones que se venden en EstadosUnidos cuentan con acondicionadores de aire cargados conHCF-134a.

La industria química de varios países ha respondido rápi-damente a la emergencia que plantea el agotamiento de lacapa de ozono. Resulta alentador que podamos actuar asícuando se presenta una crisis ambiental. Ahora necesitamosmejorar el aspecto de mantener el entorno como una de lasprincipales prioridades conforme planeamos para el futuro.

Adaptada de Steven Zumdahl, Fundamentos de química, 5a. ed.,

McGraw-Hill Interamericana Editores, México, 2007, p. 486.


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Unidad 1


Materia

puede ser tiene se presenta enestados como

Homogénea Heterogénea

Propiedades

estáformada

por

son las son las

que son Gaseosa

Líquida

Sólida

Átomos

Generales Específicas

Cristaleslíquidos

Materialesamorfos

Plasmas

queforman

Mezclasheterogéneas

Sustancias Mezclashomogéneas

se clasifican en

se clasifican en

MoléculasDisoluciones

Físicas Químicas

Elementos Compues tos

seseparan

por

de se separan por

Destilación

Decantación

Filtración

Centrifugación

Evaporación

Métodosquímicos

Métodosfísicos

Para nosotros, materia es todo aquello que constituye a los cuerpos; es la base deluniverso, ocupa un espacio, tiene masa y energía. La materia se pr esenta en formamuy diversa, pero toda ella tiene la misma estr uctura química: está formada porátomos y moléculas .

La materia se presenta en tres estados de agregación molecular: gaseosa , líquida ysólida . Durante muchos años el hombre trató de explicarse las diferencias entre estostres estados, así como los fenómenos de evaporación, condensación, fusión y solubi-

lidad de las sustancias. Fue hasta fines del siglo xix que se propuso la teoría cinéticamolecular , la cual establece que el calor y el mo vimiento están relacionados con elcomportamiento de las moléculas y explica las propiedades de los estados de la ma-teria. Los postulados de la teoría cinética son:

• La materia está constituida por pequeñas partículas llamadas moléculas .• Las moléculas se encuentran en constante movimiento produciendo energía ciné-

tica que determina la temperatura del cuerpo.• Las moléculas interactúan entre sí, interviniendo fuerzas de atracción (cohesión)

y separación (repulsión) entre ellas.

Mapa conceptual 1.2


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En los gases

La distancia entre las moléculas es muy grande y las fuer zas intermoleculares sondespreciables. Además, las colisiones entre las moléculas y las paredes del recipienteson perfectamente elásticas (no pierden energía).

Por lo anterior, los gases presentan las siguientes características:

• Expansión Llenan todo el espacio donde se encuentran.• Forma y volumen Indefinidos.• Compresibilidad Se pueden comprimir, esto es, disminuyen su volumen al apli-

cárseles una fuerza.• Baja densidad Las densidades son inferiores a las de líquidos y sólidos.• Miscibilidad Si dos o más gases no reaccionan entre sí, al mezclarlos lo hacen de

una manera uniforme.

Figura 1.7 Modelo del movimiento de una par tícula de gas Un disco de hockey viaja enlínea recta hasta que choca con elborde de la cancha. Entonces,rebota en línea recta, pero en unanueva dirección. De la mismaforma, una partícula de gas semueve a través del espacio delrecipiente que lo contiene, en línearecta. La velocidad del disco dehockey es de alrededor de 1 m porsegundo, mientras que la partículade gas se mueve a una velocidadmucho mayor, de 102 a 103 m porsegundo.

13131.2

Materia

En los líquidos

La distancia entre las moléculas es pequeña y éstas cambian de lugar ordenadamentesin ocupar posiciones definidas; es decir, las fuerzas de cohesión y repulsión se en-cuentran equilibradas.

Por lo anterior, los líquidos presentan las siguientes características:

• Expansión limitada No se expanden indefinidamente como los gases.• Forma No tienen forma definida, adquieren la forma del recipiente que los con-

tiene.• Volumen Presentan volumen fijo sin impor tar la forma del r ecipiente que los

contiene.• Compresibilidad Se comprimen ligeramente cuando ocurr e algún cambio de

temperatura o presión.• Alta densidad Su densidad es mucho mayor que la de los gases.• Miscibilidad Un líquido se mezcla con otro en el cual es soluble.


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Unidad 1


Figura 1.9 Cambios de estado a) En un gas las moléculas semueven libremente a granvelocidad. Su atracción mutua esmuy débil. b) En un líquido lasmoléculas se atraen fuertementeunas con otras. Están apiñadas perotodavía se pueden mover. c ) En unsólido las partículas se atraenfuertemente. Vibran alrededor desus ejes.

Figura 1.8 Modelo de líquidos a) Las canicas se esparcen hastallenar el fondo del recipiente.El volumen que ocupan nopuede reducirse. b) Cuando se hacegirar el recipiente, las canicas semueven en forma circular. c ) Cuandoel recipiente se vuelca, las canicasmagnetizadas fluyen por la mesa.

En los sólidos

Las moléculas se encuentran más cercanas entre sí. Las fuerzas que predominan entreellas es la de cohesión. Por tanto, el movimiento de las moléculas consiste en la vi-bración en torno a puntos fijos.

Los sólidos presentan las siguientes características:

• Expansión No se expanden cuando la temperatura varía.• Forma Tienen forma definida.• Volumen Su volumen es definido.• Compresibilidad Los sólidos no se pueden comprimir.• Alta densidad • Miscibilidad Se mezclan con gran lentitud de tal forma que no lo podemos

apreciar.

a)

b)

c)

b) Líquido c) Sólido

Solidificación

Fusión

E v a p

o r a c i ó

n

C o n d

e n s a c i ó

n D e p o s i c i ó n

S u b l i m a c i ó n

a) Gas


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Figura 1.10 Redes cristalinasLas redes cristalinas se repiten através de todo el sólido. Aquí semuestra la red cristalina del sulfurode plomo (II), que se encuentra enel mineral galena.

15151.2

Materia

Figura 1.11 Estructura de los cr istales líquidos a) En algunos cristales líquidos, las moléculas están ordenadasen líneas paralelas. Cuando la sustancia se funde, este ordenamiento se mantiene. b) En otros cristales líquidos,las líneas paralelas de las moléculas están ordenadas en capas. Cuando estas sustancias se funden, las capaspermanecen en su lugar.

Otras formas de la materia

En ocasiones la materia pr esenta algunas formas que no pueden describirse comosólido, líquido o gas. A veces son como sólidos o como gases, en otras se comportancomo un líquido. Estas formas de la materia son cristales líquidos , materiales amorfos y plasmas .

Cristales líquidos

Cuando un sólido se funde, se desintegran sus r edes cristalinas y sus par tículaspierden su patrón tridimensional. Sin embargo, cuando algunos materiales, llama-dos cristales líquidos, se funden, pierden su organización rígida sólo en una o dosdimensiones. Por ejemplo, el cristal líquido que se muestra en la figura 1.11, tienemoléculas en forma de bastones. Las fuer zas interpartículas de un cristal líquidoson débiles y su ordenamiento se rompe con facilidad. Cuando se rompe la red, elcristal puede fluir como un líquido. Actualmente se usan pantallas de cristales lí-quidos (l cd, por sus siglas en inglés) en relojes, termómetros, calculadoras y compu-tadoras portátiles, porque los cristales líquidos cambian de color a temperaturasespecíficas.

Pb S Galena PbS

a) b)


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Unidad 1


Materiales amorfos

Un material amorfo tiene una red cristalina fortuita, desarticulada e incompleta. Lasceras, la mantequilla y el algodón de dulce son ejemplos comunes de materialesamorfos. Pese a que estos materiales tienen forma y v olumen fijos, no se clasifican

como sólidos, sino como materiales amorfos. En la figura 1.12 se compara la estruc-tura de un sólido con un material amorfo.

Figura 1.12 Un sólido seconvierte en un material amorfo a) El dióxido de silicio cristalino,SiO2, tiene una estructura regularde panal. b) Si se funde y luego seenfría rápidamente, el dióxido de

silicio pierde su regularidad y seconvierte en un material amorfo.


amorfo A (griego) negación y morfo forma.Que no tiene forma.

Figura 1.13 Foco de luz fluorescente Cuando una pequeña corriente eléctrica calienta el electrodo, algunoselectrones de éste adquieren suficiente energía para abandonar la superficie y chocar con moléculas del argóngaseoso, que se ioniza. A medida que se liberan más electrones, también se ionizan algunos átomos de mercurio,con lo cual se forma el plasma. Los electrones y los iones mercurio chocan con los átomos de mercurio y suselectrones, excitados, adquieren mayores niveles energéticos. Cuando los electrones e xcitados regresan a nivelesenergéticos inferiores, liberan energía en forma de luz ultravioleta invisible. El recubrimiento de los focosfluorescentes absorbe la luz ultravioleta y genera radiación de luz visible.

Plasmas

La forma más común de la materia en el universo, pero menos común en la Tierra,es el plasma. El Sol y otras estrellas están formados por plasma, y puede encontrarsetambién en las luces fluorescentes (figura 1.13). Un plasma es un gas ionizado queconduce corriente eléctrica pero, igual que un alambre conductor común, es eléctri-camente neutro porque contiene el mismo número de electrones libres que de ionespositivos. El plasma se forma a temperatura muy elevada, cuando la materia absorbeenergía y se separa formando iones positiv os y electrones o, en algunas ocasiones,

núcleos atómicos y electrones libres. En las estrellas, la energía que ioniza los gases seproduce como consecuencia de reacciones de fusión nuclear.

Si O

Electrodo Recubrimientode fósforo cristalino

Átomo demercurio gaseoso

Átomo deargón gaseoso

a) b)

¿Sabías que...?

El oxígeno es el elemento másabundante en la corteza terrestre,pero en el Universo es elhidrógeno.


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Propiedades de la materia

Cuando un trascabo sube por el terr eno para vaciar su carga, podrías pr eguntarte:“¿Qué es todo ese material?” A pesar de que sabes que todo eso son desper dicios dela vida moderna como papel, vidrio, metal, plástico y más; aún persiste la pregunta:“¿Qué es esto?” Los químicos quieren saber qué es cada porción de materia. ¿De quéestá formada (composición)? ¿Cómo están distribuidos sus átomos (estructura )? ¿Quéhará el material ( comportamiento)? Cualquier característica que se pueda usar paradescribir o identificar un pedaz o de materia es una pr opiedad de ésta. De hecho,cada sustancia tiene un conjunto de propiedades particulares, del mismo modo queuna persona tiene huellas digitales únicas. S i conoces las huellas digitales de unasustancia, la puedes identificar.

Aunque se ha indicado una definición de materia, la mejor forma de reconocerlay describirla es mediante sus propiedades.

Las propiedades de la materia son las características que la identifican; es decir, lasdiversas formas como son percibidas por nuestros sentidos, por ejemplo, color, olor,

densidad, estado de agr egación molecular, punto de fusión, punto de ebullición,etcétera.

Propiedades generales

Las propiedades generales son aquellas características que posee la materia en general,sin importar su estado de agregación molecular. Son propiedades generales:

• Extensión o volumen La materia ocupa un lugar en el espacio. En el vacío no haymateria.

• Peso Es atraída por fuerzas gravitatorias.• Inercia Se opone a cambiar el estado de mo vimiento rectilíneo uniforme o de

reposo en que se encuentre.• Impenetrabilidad Dos cuerpos no pueden ocupar al mismo tiempo el mismo lugar.• Porosidad Entre las partículas que forman la materia existen espacios huecos.• Divisibilidad La materia puede fragmentarse.• Elasticidad Dentro de cierto límite, la materia se deforma cuando se le aplica una

fuerza y recupera su forma original al dejar de aplicarle dicha fuerza.

Propiedades específicas

Como ya se indicó, las anteriores características las posee todo tipo de materia, per oésta se encuentra formada por infinidad de sustancias que distinguimos debido a quepresentan características particulares llamadas propiedades específicas , como son: color,olor, sabor, solubilidad, densidad, punto de fusión, punto de ebullición, peso especí-fico, etcétera. Por ejemplo, no podríamos difer enciar la sal del azúcar por su color ,pero sí las distinguimos por su sabor; el agua se difer encia del alcohol por su olor; elplomo del aluminio, por su densidad; la sal del azufr e, por su solubilidad en agua,etcétera.

Podemos clasificar a las propiedades en físicas y químicas .

Propiedades físicas

Son propiedades físicas aquellas características que pr esenta la materia sin alterar suestructura íntima, es decir , sin transformarse en otras sustancias distintas. Como

17171.2

Materia

Investiga

Tu peso es de 55 kg en la Tierra.Investiga si en la Luna pesarías lomismo. Encuentra la diferenciaentre peso y masa.


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Unidad 1


propiedades físicas podríamos mencionar los cambios de estado, el color , el olor, elsabor, la dureza ( propiedades organolépticas ); el punto de fusión, el punto de ebulli-ción, la densidad, el peso específico (constantes físicas ); la maleabilidad, la ductilidad,la solubilidad, etcétera.

Propiedades químicas

Las propiedades químicas son aquellas que presenta la materia al transformarse de unasustancia a otras diferentes, alterando su estructura íntima. Como propiedades quí-micas podríamos mencionar la combustibilidad, la comburencia, la mayor o menorfacilidad con que una sustancia se transforma en otra u otras diferentes, o se combi-na con otras, etcétera.

Clasificación y composición de la materia

Ahora bien, para estudiar la materia es necesario un ordenamiento sistemático de lamisma. La figura 1.14 indica la clasificación básica de la materia en términos deheterogénea y homogénea.

Materia

Homogénea HeterogéneaMezclas

heterogéneas

SustanciasMezclas

homogéneas Soluciones

Elementos Compues tos

Figura 1.14 Clasificación básica de la materia.


heterogénea Hetero (griego)diferente, otro; genes (griego)origen, fuente.Una mezcla heterogénea es distintaen diferentes puntos.homogénea Homo (griego) lomismo, semejante; genes (griego)origen, fuente.Una mezcla homogénea siempre esla misma en todas partes.

Materia homogénea y heterogénea

La materia es heterogénea cuando podemos detectar en ella fácilmente, con la ayudade una lupa o microscopio, dos o más partes que la forman, cada una de las cualestiene propiedades distintas. Como ejemplo de materia heter ogénea podemos men-cionar la madera y el granito: en la primera, distinguimos anillos o vetas de diferen-te color y dureza, lo que hace suponer que se trata de div ersas clases de materia; enel granito pueden apreciarse partículas de distinto aspecto, unas brillantes y oscurasque son de mica, otras duras y transparentes que son de cuarzo y algunas traslúcidasy grisáceas que son de feldespato.

La materia es homogénea cuando no podemos distinguir en ella las par tes que laforman; por ejemplo, agua salada, acero, aluminio, sal de cocina, cobre, cal, etcétera.


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Sustancias

Las sustancias son aquellas clases de materia homogénea que tienen composicióndefinida e invariable y que presentan las mismas propiedades en todas sus partes. Sonsustancias, por ejemplo, el hierro, el agua, la sal, la plata, la cal, pero no el agua sala-

da, ya que esta última está formada por sustancias que poseen características diferen-tes (agua y sal) que pueden separarse por medios mecánicos.

Elementos

Por elemento entendemos una sustancia simple, elemental, que puede descompo-nerse en otras más sencillas mediante procedimientos químicos ordinarios. Son ele-mentos el hierro, el aluminio, la plata, el cobre, el carbono, el oxígeno, etcétera. (Enla actualidad se conocen 114 elementos.)

En la figura 1.15 podemos apreciar la abundancia relativa aproximada de los ele-mentos en la corteza terrestre y en el cuerpo humano.

19191.2

Materia

Figura 1.15 Composición delcuerpo humano y de la cortezaterrestre La composición delcuerpo humano es muy distinta a lade la corteza terrestre. Los númerosrepresentan los porcentajes enmasa de cada componente. Loselementos oxígeno e hidrógeno seencuentran en la corteza y en elcuerpo humano, pero el carbonose concentra en los seres vivos.

Elemento Composición (%)

Oxígeno 46.0Silicio 28.0Aluminio 8.0Hierro 6.0Magnesio 4.0Calcio 2.4Potasio 2.3Sodio 2.1Hidrógeno 0.9Otros 0.3

Compuestos

Un compuesto es una sustancia homogénea que resulta de la unión química de doso más elementos, por tanto, puede experimentar descomposición ulterior. Son com-puestos: el agua, la sal, el ácido sulfúrico, el dióxido de carbono, el alcohol etílico, elazúcar, el benceno, el butano y cientos de miles más. A las par tes que forman uncompuesto se les llama constituyentes ; así, por ejemplo, los constituy entes del aguason hidrógeno y oxígeno; de la sal común (cloruro de sodio) son el sodio y el cloro;del ácido sulfúrico son el hidrógeno, el azufre y el oxígeno.

Elemento Composición (%)

Oxígeno 65.0Carbono 18.5Hidrógeno 9.5Nitrógeno 3.3Calcio 1.5Fósforo 1.0Azufre 0.3Otros 0.9


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Unidad 1


Como características de los compuestos podríamos mencionar las siguientes:

• Las partes que los forman pierden sus propiedades originales.• Durante su formación hay manifestaciones de energía.• La proporción de los constituyentes que forman un compuesto es fija.• Los constituyentes sólo se pueden separar por medios químicos. (Compara estas

características con las de las mezclas que se mencionan más adelante.)

Respecto de las características de que los compuestos únicamente se pueden sepa-rar por medios químicos, es posible afirmar que, por ejemplo, al separar los consti-tuyentes del agua se obtienen dos sustancias completamente diferentes. Las otras songaseosas; una de ellas es combustible (el hidrógeno) y la otra comburente (el oxígeno).Esto indica que el agua se ha transformado en otras sustancias cuya estructura íntimaes distinta: ha ocurrido un cambio químico. Al llevarse a cabo esta operación, deci-mos que se ha efectuado el análisis del agua.

Hasta ahora hemos establecido algunos conceptos generales, par tiendo de la cla-sificación de la materia y de que ésta tiene la misma estructura química: está forma-da por átomos y moléculas, pero ¿qué es un átomo?, ¿qué es una molécula?

Cuadro 1.1 Algunos compuestos comunes.

Nombre del compuesto Fórmula Usos

Acetaminofén C8H9NO2 Analgésico

Ácido acético C2H4O2 Ingrediente del vinagre

Amoniaco NH3 Fertilizantes, limpiadores domésticos cuando está disuelto en agua

Ácido ascórbico C6H8O6 Vitamina C

Aspartame C14H18N2O5 Edulcorante artificial

Aspirina C9H8O4 Analgésico

Bicarbonato de sodio NaHCO3 Para cocinar

Butano C4H10 Combustible de encendedores

Cafeína C8H10N4O2 Estimulante del café, té y algunas bebidas

Carbonato de calcio CaCO3 Antiácido

Dióxido de carbono CO2 Para carbonatar bebidas gaseosas

Etanol C2H6O Desinfectante, bebidas alcohólicas

Etilenglicol C2H6O2 Anticongelante

Ácido clorhídrico HCl Llamado ácido muriático, limpia morteros para los tabiques

Hidróxido de magnesio Mg(OH)2 Antiácido

Metano CH4 Gas natural, combustible

Ácido fosfórico H3PO4 Saborizante de bebidas

Tartrato de potasio K 2C4H4O6 Crema tártara, para cocinar

Propano C3H8 Combustible para cocinar

Sal NaCl Saborizante

Carbonato de sodio Na2CO3 Sosa para lavar

Hidróxido de sodio NaOH Limpieza de cañerías

Sacarosa C12H22O11 Edulcorante

Ácido sulfúrico H2SO4 Ácido de las baterías

Agua H2O Para lavar, cocinar, limpiar


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Átomos

El átomo es la partícula más pequeña en que se puede dividir la materia medianteprocedimientos químicos, que interviene en los cambios o reacciones químicas.

MoléculasPara dar respuesta a estas preguntas, consideremos las siguientes sustancias: agua, sal(cloruro de sodio) y oxígeno. Las tres están constituidas por moléculas, es decir, si lasdividimos hasta obtener la última partícula de agua, sal y oxígeno, lo que tendríamossería una molécula de cada una de estas sustancias.

Una molécula de agua es la par tícula más pequeña que sigue siendo agua; unamolécula de oxígeno es la partícula más pequeña de esta sustancia que sigue siendooxígeno. En resumen, una molécula es la menor por ción en que la materia puededividirse por medios físicos conservando las características de las sustancias.

Dada la pequeñez de estas partículas es difícil imaginar su tamaño; su diámetr o esdel orden de diez millonésimos de milímetro. La unidad para medir las moléculas es el

angström.

Å =

1

10 000 000mm = 1×10−10 m

Las dimensiones de las diferentes moléculas dependen de su clase. Para imaginarsu tamaño consideremos una gota agrandada hasta el v olumen de la Tierra, cadamolécula de agua tendría aproximadamente el tamaño de una naranja.

En cualquier estado de agregación molecular, éstas no se tocan; entre ellas existenespacios huecos (poros) llamados espacios intermoleculares . La aparente continuidadde la materia se debe al limitado poder separador de nuestros sentidos.

Ahora bien, considerando las moléculas de las sustancias que hemos mencionado

como ejemplo (agua, sal y oxígeno), las del agua están formadas por tres partículas máspequeñas; las de sal, por dos y las del o xígeno por dos partículas. Estas partículas queforman las moléculas son los átomos .

La molécula del agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno(figura 1.16) la de sal por uno de sodio y otr o de cloro, y la del o xígeno por dosátomos de oxígeno.

Como puedes deducir, las moléculas de agua están formadas por átomos de dis-tinta clase, lo mismo las de sal, ya que estas sustancias son compuestos. Las de oxíge-no, que es un elemento, están formadas por átomos de la misma clase.

En general, los compuestos son sustancias cuyas moléculas están formadas por doso más tipos de átomos.

SolucionesEl ejemplo mencionado en el apartado “Sustancias” (agua salada), representa lo queen química se llama solución y de acuer do con la figura 1.14, una solución es unamezcla homogénea que puede tener composición v ariable. Fundamentalmente lassoluciones constan de dos partes: el disolvente y el soluto. El disolvente es la parte queexiste en mayor proporción, y el soluto la que se encuentra en menor pr oporción. Lassoluciones pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas, siendo las más comunes las líquidas.

Puede haber soluciones gaseosas, por ejemplo, de gas en gas (air e); de líquido engas (niebla) y de sólido en gas (humo); líquidas, de gas en líquido (bebidas gaseosas);

21211.2

Materia

Figura 1.16 Dos átomos dehidrógeno y uno de oxígeno

forman una molécula de agua.


átomo Atoms (latín), y éste delgriego atomos, indivisible o nodivisible.Unidad más pequeña en que sepuede dividir la materia.

O

H

H2O

H


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Unidad 1


de líquido en líquido (alcohol en agua) y de sólido en líquido (sal en agua), ysólidas, de gas en sólido (hidrógeno en platino), de líquido en sólido (amalgama deplata) y de sólido en sólido (acero).

Cuadro 1.2 Algunas aleaciones comunes.

Nombre de laaleación

Composición como porcentaje en masaUsos

Acero inoxidableHierro (Fe) 73-79%Cromo (Cr) 14-18%Níquel (Ni) 7-9%

Utensilios de cocina, cuchillos,cubiertas inoxidables

BronceCobre (Cu) 70-95%Zinc (Zn) 1-25%Estaño (Sn) 1-18%

Esculturas, películas

LatónCobre (Cu) 50-80%Zinc (Zn) 20-50%

Plateado, adornos

PlateríaPlata (Ag) 92.5%

Cobre (Cu) 7.5%

Joyería, vajillas

Oro de 14 kilatesOro (Au) 58%Plata (Ag) 14-28%Cobre (Cu) 14-28%

Joyería

Oro blanco de 18kilates

Oro (Au) 75%Plata (Ag) 12.5%Cobre (Cu) 12.5%

Joyería

Soldadura (paraelectrónica)

Estaño (Sn) 63%Plomo (Pb) 37%

Conexiones eléctricas

Mezclas

Hemos visto que las soluciones son mezclas homogéneas y en general podemos definir lasmezclas, ya sean homogéneas o heterogéneas, como la materia que resulta de la unión apa-rente (no química) de dos o más sustancias, las cuales reciben el nombre de componentes .

Como característica de las mezclas podríamos mencionar las siguientes:

• Las partes que las forman no pierden sus propiedades originales.• Durante su formación no hay manifestaciones de energía.• La proporción de los componentes es variable.• Sus componentes se pueden separar por medios físicos.

Métodos de separación de mezclas

Existen varios métodos de separación de mezclas y su uso depende de las característicasde los componentes que las forman. C uando se aprovecha la diferente densidad delos componentes se emplea la decantación, la filtración o la centrifugación.

Decantación En este método se deja reposar durante cierto tiempo una mezcla de com-ponentes sólidos y líquidos, para que la acción de la gravedad los separe (figura 1.17).

Filtración Este procedimiento se basa en el empleo de material por oso que retienelas partículas sólidas, mientras deja pasar el líquido en el que estas partículas estabanen suspensión. Por lo general, el material por oso se acomoda en un embudo parafacilitar la separación (figura 1.18).


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23231.2

Materia

Centrifugación En ocasiones la sedimentación del sólido es muy lenta y se aceleramediante la acción de la fuerza centrífuga. Se coloca la mezcla en recipientes que sehacen girar a gran velocidad; los componentes más densos se depositan en el fondo(figura 1.19).

Figura 1.17 Decantac ión Paraseparar los componentes de unamezcla, se aprovecha la fuerza degravedad.

Figura 1.19 Centrífuga eléctrica La fuerzacentrífuga acelera la sedimentación de loscomponentes sólidos de una mezcla.

Figura 1.18 Filtración Utiliza unmaterial poroso para separar

partículas sólidas de un líquido.

Hay otros procedimientos en los que se aprovecha el diferente punto de ebulliciónde los componentes: tales pr ocedimientos son la ev aporación, la sublimación y ladestilación.

Evaporación Este método se emplea para separar un sólido de un líquido, cuandose quiere recuperar el sólido. Simplemente se calienta la mez cla y al ev aporarse elcomponente líquido queda el sólido en el recipiente.

Arena

Agua

Aceite

Agua

Aceite

Agua

Filtro

Embudo


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Unidad 1


Figura 1.22 Alambique comúnpara la destilación del agua.

Sublimación Este procedimiento se utiliza para separar al yodo de otros materialessólidos, ya que el yodo se sublima al calentarlo, es decir, pasa directamente del esta-do sólido al gaseoso y se condensa en una superficie fría (figura 1.20).

Destilación Este método consta de dos procesos fundamentales: evaporación (pasode líquido a vapor) y condensación (paso de vapor a líquido). Mediante este proce-dimiento se puede separar un líquido de un sólido, evaporando el líquido y conden-sándolo en un aparato especial llamado r efrigerante. También se puede separar unlíquido de otro (agua y acetona), aprovechando sus diferentes puntos de ebullición.Por este método se obtiene el agua químicamente pura, llamada agua destilada . Ob-serva las figuras 1.21 y 1.22.

Figura 1.21 Destilación Mediante procesos de evaporación y condensación se separan loscomponentes de una mezcla. Endos líquidos, se aprovecha ladiferencia entre sus puntos deebullición.

Termómetro

Residuo

Desagüe

Condesador

Entrada de agua Destilado

ReceptorTrozos de vidrioo porcelanapara impedir laebullición violenta

Mechero

Rejilla metálicaque distribuye

el calor

Salida deagua fría

Agua destiladaEntrada deagua fría

Vapor

Agua enebullición

Figura 1.20 Sublimación Al

calentar el yodo, éste pasa al estadogaseoso y luego se condensa.


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25251.2

Materia

Características de los elementos, los compuestos y las mezclasManosa la obra

Materiales y sustancias

• mechero• tubo de ensayo• imán• azufre en polvo (2 g)• limadura de hierro (2 g)

Procedimiento

1. Revuelve la mitad del azufre en la mitad del hierro.Ahora tienes: azufre en polvo, hierro en polvo, azufre yhierro revueltos, y sulfuro de hierro.

2. Mezcla parte de la otra mitad del hierro y del azufre y co-lócalo en el tubo de ensayo, ahora caliéntalo con cuidado.

3. Escribe las características que se piden en la tabla deresultados de la página siguiente.

4. Analicemos estas observaciones, en especial, las dosúltimas filas de la tabla mencionada.

a) ¿Es soluble el azufre en bisulfuro de carbono?

____________________________________

____________________________________

b) ¿Se disuelve el hierro en bisulfuro de carbono?

____________________________________

____________________________________

c ) Del azufre y hierro revueltos ¿qué parte es la que sedisuelve en bisulfuro de carbono?

____________________________________

____________________________________

Hay otro procedimiento que combina algunos de los ya descritos y que r ecibe elnombre de separación por solubilidad . Si, por ejemplo, queremos separar una mezclacuyos componentes sean sal y carbón en polvo, se le agrega agua que disolverá sólola sal y, más tarde, la mezcla se filtra para separar el carbón, y el líquido filtrado (agua

salada) se separa por evaporación.Hemos mencionado que la sal, el agua y el carbón (carbono cuando es química-mente puro), son sustancias que en general se dividen en compuestos y elementos(véase figura 1.14).

Separación de compuestos

El análisis es el procedimiento químico que permite conocer los constituy entes de uncompuesto. La síntesis es un proceso contrario al de análisis y consiste en formar un com-puesto a partir de sustancias más sencillas.

El análisis puede ser cualitativo o cuantitativo. Es cualitativo cuando sólo interesaconocer la clase de constituyentes que forman un compuesto, y cuantitativo cuando

se indica la cantidad de esos constituyentes.Si la cantidad de los constituyentes se da en unidades de volumen, es análisis cuan-titativo volumétrico y si se da en unidades de peso, es análisis cuantitativo gravimétrico.

Cuando se indica que el agua está constituida por hidr ógeno y oxígeno, se hahecho el análisis cualitativ o de esta sustancia. S i se determina que en el agua, porcada 2 cm3 de hidrógeno existe 1 cm3 de oxígeno, el análisis es cuantitativo volumé-trico, y será cuantitativo gravimétrico cuando se indica que por cada gramo de hi-drógeno hay ocho de oxígeno.


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Unidad 1


d ) ¿Perdió sus propiedades el azufre al revolverse con

el hierro?

____________________________________

____________________________________

e) ¿Se disuelve el sulfuro de hierro en bisulfuro de car-

bono?

____________________________________

____________________________________

f ) ¿Perdió sus propiedades el hierro al formar sulfuro

de carbono?

____________________________________

____________________________________

g) ¿Es atraído el azufre por el imán?

____________________________________

h) ¿Atrae el imán al hierro?

____________________________________

i ) Del azufre y hierro revueltos ¿qué parte es la que

atrae el imán?

____________________________________

____________________________________

j ) ¿Perdió propiedades el hierro?

____________________________________

____________________________________

k ) ¿Es atraído el sulfuro de hierro por el imán?

____________________________________

____________________________________

l ) ¿Perdió sus propiedades el hierro al formar esta sus-

tancia?

____________________________________

____________________________________

5. Ahora toma la mitad del azufre y hierro revueltos y

colócalos en un tubo de ensayo.

6. Aplícale calor y espera unos minutos. Después compa-

ra la sustancia que se formó con el sulfuro de hierro

que tienes. ¿Es la misma sustancia?

____________________________________

____________________________________

7. Acércale un imán.

a) ¿Es atraída por el imán la sustancia que formaste?

____________________________________

____________________________________

b) ¿Hubo desprendimiento de energía cuando ésta se

formó?

____________________________________

____________________________________

c ) ¿Conservó el hierro sus propiedades?

____________________________________

Azufre Hierro Azufre y hierro revueltos Sulfuro de hierro

Color

Olor ¿Se disuelve el bisulfuro de

carbono?

¿Es atraída por el imán?


36/273

27271.3

Energía

8. Después de comentar con tus compañeros las siguien-tes características, escribe sobre la línea si pertenecen aun elemento, a un compuesto o a una mezcla.

a) El azufre está formado por átomos de la misma clase.

b) El azufre es una sustancia simple.

c ) El azufre no se puede descomponer en sustanciasmás sencillas.

Entonces el azufre es ______________________

a) El hierro está formado por átomos de la misma clase.

b) El hierro es una sustancia simple.

c ) El hierro no se puede descomponer en sustanciasmás sencillas.

Entonces el hierro es ______________________

a) En el azufre y el hierro revueltos hay átomos dedistinta clase.

b) El azufre y el hierro se pueden separar fácilmentepor medios físicos.

c ) El azufre y el hierro al revolverse no pierden suspropiedades.

d ) Al revolver el azufre con el hierro no hay manifesta-ciones de energía.

Entonces el azufre y el hierro revueltos son

____________________________________

a) El sulfuro de hierro está formado por átomos dedistinta clase que son átomos de hierro y átomosde azufre.

b) El azufre y el hierro no se pueden separar pormedios físicos cuando forman el sulfuro de hierro.

c ) El azufre y el hierro pierden sus propiedades alformar sulfuro de hierro.

d ) Al unirse el azufre con el hierro para formar sulfurode hierro se presentan manifestaciones de ener-gía.

Entonces el sulfuro de hierro es _____________

1.3 Energía

La energía y su relación con los cambios

Se ha indicado que la masa y la energía están íntimamente relacionadas. Ahora bien,la materia no se encuentra estática, constantemente se generan cambios en ella. Estoscambios pueden ser de orden físico o químico.

Cambios físicos

Son fenómenos físicos aquellos cambios que sufre la materia sin alterar su estructuraíntima, es decir, sin que haya transformación de sustancias. Son cambios físicos do-blar un alambre, fragmentar un trozo de madera, los cambios de estado (figura 1.9),etcétera.

Cambios químicos

Los fenómenos químicos son aquellos cambios que producen alteraciones en la es-tructura íntima de la materia, y ocurren cuando una o más sustancias se transforman


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Unidad 1


en otra u otras diferentes. En química denominamos a estos cambios reacciones quí-micas . Son cambios químicos la combustión, la oxidación del hierro, el agriado de laleche, etcétera.

En estos cambios, ya sean físicos o químicos, está pr esente la energía, por lo que

no es posible concebirla separada de la masa. U sualmente definimos a la energía como la capacidad para efectuar un trabajo.La energía mecánica sólo puede existir en dos formas: potencial y cinética.

Energía potencial Es aquella que se encuentra almacenada en un cuerpo en virtud desu posición con respecto a otros cuerpos; es la energía disponible para efectuar untrabajo en un momento dado. Tiene energía potencial desde el punto de vista físico,el agua almacenada en una pr esa, un martillo que se encuentra a cier ta altura, unresorte de acero, etcétera; y desde el punto de vista químico, podemos indicar quetoda la materia posee energía en estado potencial a la que se llama energía química,la que se manifiesta cuando las sustancias reaccionan.

Energía cinética Es la que tienen los cuerpos en virtud de encontrarse en movimien-to. La energía cinética depende de dos factores: la masa y la velocidad.

Cuando ocurre la transformación de energía potencial a cinética, apar ecen lasmanifestaciones de energía que conocemos (calor, luz, electricidad, sonido, energíanuclear, energía química, etcétera).

Por ejemplo, el agua almacenada en una presa (E p) al poner en movimiento (E c ) auna planta hidroeléctrica produce electricidad, la que en nuestr os hogares puedetransformarse en calor, sonido, luz, etcétera. Podemos mencionar también el sistemade sustancias que forman un cerillo, las que poseen E p en reserva (energía química)que al reaccionar produce luz y calor.

provoca

Cambios

que son

Físicos

Químicos

Nucleares

Potencial y Cinética

Energía eléctrica

Energía luminosa

Energía calorífica

Energía sonora

Energía química

Energía nuclear

Energía mecánica

Energía magnética

existe en forma

Energía

sus manifestaciones son

Mapa conceptual 1.3

¿Sabías que...?

La energía hidroeléctrica se originapor el movimiento del agua, y laenergía termoeléctrica por lacombustión del material fósil,como el carbón o los derivadosdel petróleo.


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La energía que inter viene en las r eacciones químicas casi siempr e es calorífica,aunque en ocasiones incluye energía eléctrica o luminosa.

Las reacciones químicas se denominan exotérmicas cuando hay desprendimientode calor y endotérmicas cuando lo absorben.

La rama de la química que estudia exclusivamente la energía calorífica que acom-paña a un proceso químico se denomina termoquímica .

La unidad que se emplea para medir el calor es la caloría. Una caloría es la canti-dad de calor necesario para elev ar 1°C la temperatura de un gramo de agua; 1 000calorías constituyen una kilocaloría (kcal). La caloría corresponde al sistema métrico

de unidades. En el Sistema Internacional de Unidades (si) la unidad deriv ada deenergía es el joule (J).

1 cal = 4.184 J

El calor específico (C e ), propiedad específica de la materia, es la cantidad de calorque se requiere para elevar un grado Celsius la temperatura de un gramo de sustancia.

C e = cal/g°C

En el caso del agua es de 1 cal/g°C.

Figura 1.24 Una reacciónendotérmica Cuando los doscompuestos tiocianato de amonio yoctahidrato de hidróxido de bariose mezclan, se produce unareacción en la cual se absorbe elcalor de los alrededores. El matrazse enfría tanto, que si en el fondodel matraz hubiera una película deagua ésta se congelaría haciendoque el matraz se adhiera a un

bloque de madera.

29291.3

Energía

Figura 1.23 Una reacciónexotérmica La energía liberadadurante una explosión denitroglicerina rompe y mueve lasrocas. La compleja molécula denitroglicerina es transformada encuatro productos gaseosos: dióxidode carbono, nitrógeno, oxígeno yvapor de agua.

Sustancia J/g°C

Alcohol etílico 2.138

Hielo 2.03

Aluminio 0.88

Hierro 0.45

Plata 0.24

Mercurio 0.14

Oro 0.13

Cuadro 1.3 Calor específico dealgunas sustancias.


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Unidad 1


La cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de cierta cantidadde materia se calcula multiplicando la masa (m) por el cambio de temperatura (∆t )por el calor específico (C e ). Las unidades empleadas son: para la masa (m), el gramo(g), para la temperatura (∆ t ), el grado Celsius (°C) y para el calor específico (cal/

g°C). (El símbolo ∆ es la letra griega “ delta” y se emplea para indicar la v ariaciónentre dos cantidades.)

Problemas resueltos

1. ¿Qué cantidad de energía calorífica, en joules y en calorías, se r equiere para calentar unpedazo de hierro cuya masa es de 1.3 g de 25°C a 46°C?

Solución

Al consultar el cuadro 1.3 sabemos que el calor específico del hierro es de 0.45 J/g°C. Sustituimos los valores conocidos en:

Calor = m Δt C e = (1.3 g) (46C – 25°C) (0.45 J/g °C) = (1.3 g) (21°C) (0.45 J/g °C) = 12 J

y sabiendo que 1 cal = 4.184 J, entonces:

12 J ⋅1 cal4.184 J

= 2.87cal

Se necesitan 12 J o 2.87 cal.

2. Una muestra de metal puro de 2.8 g requiere 10.1 J de energía para que su temperatura

cambie de 21°C a 36°C. ¿De qué metal se trata?

Solución

En este caso necesitamos investigar el C e .

Calor= m Δt C e

Entonces:

C e =Calor

m ∆t

Sustituyendo, tenemos:

Ce =

10.1 J

(2.8 g) (36C − 21C)

=10.1 J

(2.8 g) (15C) =

10.1 J

42 g C

= 0.24 J / g C

Al consultar el cuadro 1.3 sabemos que la muestra se trata de plata.


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Ejercicios

1. ¿Cuántos joules se necesitan para elev ar la temperatura de 7.40 g de agua de 29.0°C a46°C?

2. Calcula las calorías necesarias para elev ar la temperatura de 10 g de aluminio de 15°Ca 35°C.

3. Una muestra de 12.5 g de una aleación r equiere 145 J para elev ar su temperatura de25°C a 110°C. Calcula el calor específico de la aleación.

En general, las reacciones químicas se representan mediante ecuaciones que sólose refieren a la transformación de las sustancias, pero no indican el cambio de energíaque tiene lugar en ellas. Cuando en esas ecuaciones se indica, en el segundo miem-bro, el calor producido o absorbido, reciben el nombre de ecuaciones termoquímicas .Por ejemplo:

H2SO4(ac) + Zn(s) → ZnSO4(ac) + H2(g) + 37.63 kcal*1

2H2(g) + ½O2 (g) → H2O(l) + 68.32 kcal

C(s) + O2(g) → CO2(g) + 94.05 kcal

BaO2(s) → BaO(s) + ½O2(g) – 18.6 kcal

H2O(g) + Cl2(g) → 2HCl(g) + ½O2(g) – 27.36 kcal

Así, las tres primeras reacciones son exotérmicas, mientras las dos últimas son en-dotérmicas. Observa el signo positivo en las exotérmicas y el signo negativ o en lasendotérmicas.

ConservaciónLeyes de conservación

En una reacción química con desprendimiento de energía, la masa no se altera, deahí que Antoine Laurent Lavoisier, al introducir el uso de la balanza para el estudiode los cambios químicos, haya establecido la ley que lleva su nombre o ley de la con-

* La abreviatura (ac) significa que la sustancia se encuentra en solución acuosa, (l) en forma delíquido, (s) como sólido y (g) en estado gaseoso.

Figura 1.25 Conservación de la masa (átomos) Dos moléculasde agua contienen dos áto-mos de oxígeno y cuatro

átomos de hidrógeno. Cuando sedescomponen, forman unamolécula de oxígeno que tiene dosátomos de oxígeno y dos moléculasde hidrógeno que contiene cuatroátomos de hidrógeno. Como todala materia está compuesta deátomos y el número de átomos esel mismo antes y después delcambio químico, puedes decir quela materia se conserva.

31311.3

Energía

Átomo de hidrógeno

Moléculas de agua Moléculas de hidrógeno Moléculas de oxígeno

Átomo de hidrógenoÁtomo de oxígeno

Átomo de oxígeno

+


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servación de la masa : “En todo cambio químico, la cantidad de materia antes deefectuarse dicho cambio, es la misma que resulta después de que se efectúa.” Se co-noce más comúnmente de la siguiente manera: “La materia no se crea ni se destruye,sólo se transforma.”

Una ley semejante a la de la conservación de la energía indica que: “La energía nose crea ni se destruye, sólo se transforma.”En 1905, el destacado científico Alber t Einstein estableció que una pér dida en

masa corresponde a un desprendimiento de energía, y concluyó que “la masa es depor sí transformable en energía”. La fórmula que establece esta relación es:

E = mc 2

donde E = energía, m = masa y c 2 = el cuadrado de la velocidad de la luz.Como c tiene un valor muy grande (300 000 km/s), un valor muy pequeño de m

corresponde a una cantidad muy grande de energía (E ).Por ejemplo, un gramo de materia que se transforma totalmente en energía “man-

tendría encendido un foco de 100 watts durante 40 000 años ”. La energía liberada

en las reacciones nucleares es tan grande, que resulta ser la fuerza más potente cono-cida hasta ahora.

Las reacciones nucleares son de fisión. Se llama fisión al proceso de escisión (divi-sión) de un núcleo pesado en dos partículas aproximadamente iguales. La fusión esel proceso opuesto a la fisión y consiste en fundir (unir) átomos liger os para formarotro u otros de más peso. Por ejemplo:

Fisión de uranio

92235 U + 0

1n → 56143 Ba + 36

90 Kr +3 01n+ 4.6 ×1012 cal/mol

Fusión del hidrógeno

Unidad 1


Figura 1.26 Fisión del uranio Enesta fisión se produce una reacciónen cadena: un neutrón entra en elnúcleo de uranio-235 y provoca ladivisión del núcleo en núcleos máspequeños. Al mismo tiempo seliberan más neutrones que a su vezson absorbidos por otros núcleosde uranio.

9 neutronesliberados

14156 Ba

9236 Kr

14156 Ba

9236 Kr

14156 Ba

9236 Kr

3 neutronesliberados

Núcleo de9236 Kr

Núcleo de 14156 Ba

Núcleo de 23592 U

Un neutrónse aproxima

3 neutronesmás de 23592 U


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12 H+ 1

3H → 24 He+ 0

1n+Energía

Lo indicado anteriormente ha llevado al hombre a unificar las leyes de la conser-vación de la masa y de la conservación de la energía en una sola, que establece: “En

cualquier reacción la masa-energía de los reactores (sistema inicial) es la misma quela masa-energía de los productos (sistema final).” A esta ley se reconoce como ley de laconservación de la materia . La comprobación experimental de la ecuación de Eins-tein (E = mc 2), tuvo lugar en forma trágica en la llamada bomba atómica .

En la actualidad, es de gran impor tancia para la humanidad la pr oducción deenergía por reacciones de fisión nuclear que se utilizan con fines pacíficos en plantaseléctricas, industrias, barcos, naves espaciales, etcétera.

33331.3

Energía

Figura 1.27 Fusión del hidrógeno Cuando un núcleo de hidrógeno-2 (deuterio) y uno de hidrógeno-3 (tritio)experimentan una fusión nuclear, se forma un núcleo de helio-4 y un neutrón.

3333

21 H

31 H

42 He n

10+ +

++

Fuentes de energía

Las fuentes de energía primarias son aquellas donde un recurso natural se aprovecha

directamente para producir energía. Dentro de éstas encontramos: la energía prove-niente del Sol, el petróleo, el carbón natural y el átomo.La electricidad es una fuente secundaria, ya que se obtiene mediante la transfor-

mación de fuentes primarias a través de procesos físicos, químicos o nucleares.Las plantas termoeléctricas producen electricidad mediante el calor que se produce

usando combustibles como el carbón y el petr óleo. Mientras que las plantas hidro-eléctricas la producen aprovechando el movimiento del agua. Las nucleoeléctricasaprovechan para producir la fisión del átomo del uranio.

Casi toda la energía proviene del Sol; por ejemplo, para producir electricidad conlas llamadas celdas solares como las que hacen funcionar a algunas calculadoras. N oobstante, la eficiencia de estas celdas es r elativamente baja, está sujeta a variacionesestacionales y es obstr uida por la pr esencia de nubes. P or ello, se inv estiga cómoconvertirla en una fuente común de electricidad para el consumo humano.

Otra forma de aprovechar la energía solar consiste en utilizar los vientos, laenergíaeólica, que hacen girar grandes aspas montadas en una torre, y que conectadas a unaturbina pueden producir electricidad.

Energía limpia

Las dos formas de energía citadas pr oducen lo que se denomina energía limpia, locual no ocurre al utilizar carbón o petróleo.

3333


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Unidad 1


En la actualidad, la mayor parte de la energía que utilizamos proviene de reaccio-nes químicas como la combustión de sustancias fósiles (carbón y petr óleo). Es laforma más barata; sin embargo, ha contribuido en gran medida a la contaminacióndel ambiente al producirse gases como el bióxido de carbono (CO2) cuyo exceso en

la atmósfera produce el efecto invernadero; además del monóxido de carbono (CO) que es altamente tóxico y óxidos de nitrógeno y azufre que son los causantes de la“lluvia ácida” que deteriora el ambiente por su acción corrosiva. El dióxido de azufre(SO2), al contacto con el oxígeno (O2) del aire produce trióxido de azufre (SO3), elcual, al reaccionar con el vapor de agua que existe en la atmósfera, forma el ácidosulfúrico (H2SO4), uno de los ácidos más fuertes.

No olvidemos que tanto el petróleo como el carbón mineral son recursos natura-les no renovables y de continuar su explotación, como se ha v enido haciendo, seagotarán.

Actualmente se investiga para producir combustibles que no provengan del petró-leo o que no sean obtenidos en laboratorios químicos; por ejemplo, en gas metano yalcoholes aprovechando la fermentación de la materia orgánica, ya que al entrar en

combustión producen una cantidad considerablemente menor comparada conla combustión de la gasolina. También se ha estudiado el uso de la combustión dehidrógeno para producir energía. Esta combustión es la menos contaminante, ya quecuando el hidrógeno reacciona con el oxígeno sólo se produce agua.

En resumen, la energía solar constituirá un recurso importante en lo futuro, debi-do a que, como se indicó anteriormente, genera “energía limpia”.


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35351.3

Energía

Materiales y sustancias

• vela • plato hondo• cerillos • cápsula de porcelana• tubo de ensayo • popote• matraz Erlenmeyer• solución de hidróxido de

calcio (agua de cal, 200 mL)

Procedimiento

1. Enciende la vela.

2. Colócala horizontalmente de tal manera que caiganvarias gotas en el centro del plato.

3. Coloca inmediatamente la base de la vela sobre esasgotas antes de que se solidifiquen, con el fin de fijarlade manera firme.

4. Observa y contesta:

a) Dibuja la flama y descubre las regiones que aprecias;indica su aspecto o color.

b) ¿Conserva la parafina su estado físico?

____________________________________

c ) ¿Qué es lo que se quema y en qué forma ocurre lacombustión?

____________________________________

____________________________________

____________________________________

5. Coloca sobre la flama una cápsula de porcelana sin tocar laparafina o el pabilo, retírala y observa lo que se depositó.

a) ¿Qué color tiene? _______________________

b) ¿Qué sustancia supones que es? ____________

6. Vierte en el tubo de ensayo la solución de hidróxido decalcio hasta que se cubra la tercera parte.

7. Haz una inspiración profunda con el popote y usandoel tubo burbujea lentamente el gas que expeles en esasolución.

a) ¿Qué color toma? _______________________

b) ¿Qué gas se expele durante el proceso respiratorio?

___________________________________

8. El dióxido de carbono reacciona con el hidrógeno decalcio contenido en el tubo de ensayo formando carbo-nato de calcio, el cual hace que se enturbie la solución.

9. Vierte el agua en el recipiente que contiene la vela demanera que suba poco más de 1 cm.

10. Coloca el matraz Erlenmeyer invertido sobre la vela de

tal modo que quede bajo la superficie del agua.

a) ¿Se extiende la llama? ____________________

b) ¿Qué más observaste? ___________________

c ) ¿Qué componente del aire permite la combustión?

____________________________________

¿Qué ocurre cuando una vela se quema?Manosa la obra


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Unidad 1


Compuestos químicos naturales contra productos sintéticosLectura

¿Son mejores las vitaminas, los fármacos y otras sustancias na-turales que las purificadas o las sintéticas que producen lascompañías farmacéuticas? Algunos empaques de vitaminas tie-nen un rótulo que dice completamente natural . Casi todas estasvitaminas se extraen de fuentes vegetales o animales.

Cuando tienes dolor de cabeza, ¿qué tomas para calmarlo,una taza de corteza de sauce o dos aspirinas? Los ingredientesactivos de los dos remedios tienen estructuras químicas se-mejantes y los dos alivian el dolor de cabeza, pero el ácidosalicílico, el compuesto químico de la corteza del sauce, pro-duce varios efectos colaterales dañinos, como dolor de estó-mago, por ejemplo. Con la aspirina ocurre lo mismo, pero es

un analgésico más eficaz y se puede tomar en dosis más ba-jas. La corteza del sauce contiene además otras sustanciasquímicas.

Curar el cáncer Los científicos descubrieron que el taxol,una sustancia química que se encuentra en la corteza del ár-bol del tejo del Pacífico, disminuye el tamaño de los tumorescancerosos de ovarios y mamas en 30

quimica inorganica de fco recio del bosque

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