quimica i cobach sonora

2 PRELIMINARES

Esta publicación se terminó de imprimir durante el mes de junio de 2010. Diseñada en Dirección Académica del Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora Blvd. Agustín de Vildósola; Sector Sur. Hermosillo, Sonora, México La edición consta de 11,736 ejemplares.

COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE SONORA

Director General Mtro. Jorge Luis Ibarra Mendívil Director Académico Profr. Julio Alfonso Martínez Romero Director de Administración y Finanzas C.P. Jesús Urbano Limón Tapia Director de Planeación Mtro. Pedro Hernández Peña QUÍMICA 1 Módulo de Aprendizaje. Copyright ©, 2009 por Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora todos los derechos reservados. Segunda edición 2010. Impreso en México. DIRECCIÓN ACADÉMICA Departamento de Desarrollo Curricular Blvd. Agustín de Vildósola, Sector Sur Hermosillo, Sonora. México. C.P. 83280 Registro ISBN, en trámite.

COMISIÓN ELABORADORA: EQUIPO TÉCNICOEQUIPO TÉCNICOEQUIPO TÉCNICOEQUIPO TÉCNICO

Coordinación Coordinación Coordinación Coordinación general:general:general:general: Luz María Grijalva Díaz

Elaboradores disciplinares:Elaboradores disciplinares:Elaboradores disciplinares:Elaboradores disciplinares: Alma Lorenia Valenzuela Chávez Matemáticas 1

Nydia Gabriela Estrella Química 1 Luz María Grijalva Díaz Introducción a las Ciencias Sociales Diego Navarro Gil Taller de Lectura y Redacción 1

María del Socorro Salas Meneses Ética y Valores 1 María Enedina Duarte Camacho Informática 1

Moisés Galaz Duarte Lengua Adicional al Español 1 Gabriela Rivera Ramos Orientación Educativa 1

Revisión Disciplinaria: Ramón Marcos Peralta Barreras Corrección de Estilo: Alejandro Ernesto Rivas Santoyo Antonia Sánchez Primero Diseño: Joaquín Rivas Samaniego Grupo Editorial: Bernardino Huerta Valdez Cynthia Deyanira Meneses Avalos Francisco Peralta Varela Joaquín Rivas Samaniego Coordinación Técnica: Claudia Yolanda Lugo Peñúñuri Coordinación General: Profr. Julio Alfonso Martínez Romero

3 PRELIMINARES

Ubicación Curricular

DATOS DEL ALUMNODATOS DEL ALUMNODATOS DEL ALUMNODATOS DEL ALUMNO

Nombre: _______________________________________________________________

Plantel: __________________________________________________________________

Grupo: _________________ Turno: _____________ Teléfono:___________________

E-mail: _________________________________________________________________

Domicilio: ______________________________________________________________

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COMPONENTE:

FORMACIÓN BÁSICA

CAMPO DE CONOCIMIENTO: CIENCIAS EXPERIMENTALES

HORAS SEMANALES:

05

CRÉDITOS: 10

4 PRELIMINARES

5 PRELIMINARES

Presentación ....................................................................................................................................................................... 7 Mapa de asignatura............................................................................................................................................................ 8 BLOQUE 1. IDENTIFICA A LA QUÍMICA COMO UNA HERRAMIENTA PARA LA VIDA ................................... 9 Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1. Comprendiendo la importancia de la Química ......................................................................... 10

Importancia de la Química en tu vida diaria y en el desarrollo de la humanidad .................................................... 10 Objeto de estudio de la Química .............................................................................................................................. 17 Química: una ciencia interdisciplinaria ..................................................................................................................... 20

Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2. Conociendo como trabajan los químicos................................................................................. 23 Método de estudio de la Química ............................................................................................................................ 24 ¿Por qué es necesaria la Cuantificación? ................................................................................................................ 25

BLOQUE 2. COMPRENDE LA INTERRELACIÓN DE LA MATERIA Y LA ENERGÍA ....................................... 37 Secuencia didáctica Secuencia didáctica Secuencia didáctica Secuencia didáctica 1111. Características y manifestaciones de la materia ...................................................................... 38

Concepto de materia ................................................................................................................................................ 39 Propiedades de la materia ....................................................................................................................................... 43 Estados de agregación de la materia ...................................................................................................................... 47 Cambios de estado .................................................................................................................................................. 50 Cambios de la materia ............................................................................................................................................. 52

Secuencia didáctica Secuencia didáctica Secuencia didáctica Secuencia didáctica 2222. Características y manifestaciones de la energía ...................................................................... 55 Beneficios y riesgos en su consumo ........................................................................................................................ 59 Energías limpias o no contaminantes ...................................................................................................................... 59

BLOQUE 3. EXPLICA EL MODELO ATÓMICO ACTUAL Y SUS APLICACIONES .......................................... 63 Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1. Aportaciones históricas que contribuyeron al establecimiento

del modelo atómico actual ...................................................................................................................................... 64 La conservación de la materia y el reciclaje ............................................................................................................. 64 Leyes ponderales y teoría atómica de Dalton .......................................................................................................... 67 El electrón (primera partícula subatómica) y el modelo atómico de Thompson ..................................................... 68 El protón (segunda partícula subatómica) y los rayos canales ............................................................................... 69 El modelo de Rutherford y el núcleo atómico .......................................................................................................... 69 Los niveles de energía y el modelo atómico de Bohr .............................................................................................. 69 ¿Pero qué son los espectros de líneas? .................................................................................................................. 70 El neutrón (tercera partícula subatómica) y los experimentos de Chadwick ........................................................... 71

Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2. Partículas subatómicas e isótopos ........................................................................................... 77 Isótopos y sus aplicaciones ..................................................................................................................................... 85

Secuencia didáctica 3Secuencia didáctica 3Secuencia didáctica 3Secuencia didáctica 3. Modelo atómico actual ............................................................................................................. 88 Números cuánticos................................................................................................................................................... 90 Configuración electrónica ......................................................................................................................................... 96

BLOQUE 4. INTERPRETA LA TABLA PERIÓDICA ....................................................................................... 101 Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1. Evolución de la clasificación de los elementos químicos ...................................................... 102

Las triadas de Döbereiner ...................................................................................................................................... 103 Las octavas de Newlands ...................................................................................................................................... 103 Ley periódica .......................................................................................................................................................... 103 La tabla periódica de Moseley ............................................................................................................................... 104 Ubicación y clasificación de los elementos en la tabla periódica .......................................................................... 105 Tabla periódica larga .............................................................................................................................................. 105 Grupos periodos y bloques .................................................................................................................................... 106 Grupos .................................................................................................................................................................... 106 Periodos .................................................................................................................................................................. 107 Bloques ................................................................................................................................................................... 108

Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2. Principales familias de elementos .......................................................................................... 113 Los elementos en la tabla periódica....................................................................................................................... 114 Metales ................................................................................................................................................................... 114 No metales.............................................................................................................................................................. 115 Semimetales o metaloides ..................................................................................................................................... 115 Importancia socioecómica en México de los metales, no metales y metaloides .................................................. 118

Índice

6 PRELIMINARES

Secuencia didáctica 3Secuencia didáctica 3Secuencia didáctica 3Secuencia didáctica 3. Propiedades y tendencias periódicas ................................................................................... 120 Radio atómico......................................................................................................................................................... 121 Energía de ionización o potencial de ionización .................................................................................................... 122 Afinidad electrónica ................................................................................................................................................ 123 Electronegatividad .................................................................................................................................................. 124

BLOQUE 5. INTERPRETA ENLACES QUÍMICOS E INTERACCIONES MOLECULARES ............................. 129 Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1. ¿Cómo se unen los átomos? .................................................................................................. 130

Regla del octeto ...................................................................................................................................................... 131 Configuración puntual o estructura de Lewis ......................................................................................................... 132 Tipos de enlace ...................................................................................................................................................... 132 Modelo de enlace iónico ........................................................................................................................................ 132 Porcentajes de electrovalencia............................................................................................................................... 132 Propiedades de los compuestos iónicos ............................................................................................................... 134 El Modelo de enlace covalente .............................................................................................................................. 136 Geometría molecular .............................................................................................................................................. 139 Propiedades de los compuestos covalentes ......................................................................................................... 141 Modelo del enlace metálico.................................................................................................................................... 141

Secuencia didáctiSecuencia didáctiSecuencia didáctiSecuencia didáctica 2ca 2ca 2ca 2. Atracción entre moléculas ...................................................................................................... 148 Dipolo-dipolo .......................................................................................................................................................... 150 Dipolo-dipolo inducido ........................................................................................................................................... 150 Fuerzas de dispersión o de London....................................................................................................................... 150 Puente de hidrógeno .............................................................................................................................................. 153 Los nuevos materiales ............................................................................................................................................ 157

BLOQUE 6. MANEJA LA NOMENCLATURA QUÍMICA INORGÁNICA ......................................................... 163 Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1. Nomenclatura de compuestos inorgánicos ........................................................................... 164

Lenguaje químico ................................................................................................................................................... 166 Procedimiento para escribir fórmulas..................................................................................................................... 166 Nomenclatura de compuestos inorgánicos ........................................................................................................... 169 Nomenclatura de compuestos químicos ............................................................................................................... 171 Óxidos ..................................................................................................................................................................... 171 Base o hidróxidos ................................................................................................................................................... 173 Hidruros .................................................................................................................................................................. 174 Ácidos ..................................................................................................................................................................... 176 Sales ....................................................................................................................................................................... 178

Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2. Importancia del buen uso y manejo de los productos químicos en el hogar ........................ 184 BLOQUE 7. REPRESENTA Y OPERA REACCIONES QUÍMICAS ................................................................. 191 Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1. Clasificación de los cambios químicos .................................................................................. 192

Ecuación química ................................................................................................................................................... 194 Tipos de reacción ................................................................................................................................................... 197

Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2. Balanceo de ecuaciones químicas......................................................................................... 201 Simbología .............................................................................................................................................................. 202 Método de balanceo por tanteo ............................................................................................................................. 202 Método de balanceo Redox o por oxidación-reducción ........................................................................................ 205

BLOQUE 8. ENTIENDE LOS PROCESOS ASOCIADOS CON EL CALOR Y LA VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS ............................................................................................................... 215 Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1Secuencia didáctica 1. Cambios energéticos en las reacciones químicas ................................................................. 216

El calor en las reacciones químicas ....................................................................................................................... 218 Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2Secuencia didáctica 2. Velocidad de las reacciones químicas ................................................................................... 232

Factores que afectan la velocidad de reacción ..................................................................................................... 234 Consumismo e impacto ambiental......................................................................................................................... 241

Bibliografía ................................................................................................................................................... 246

Índice (continuación)

7 PRELIMINARES

El presente Módulo de Aprendizaje de la asignatura de: Química 1, está diseñado considerando el modelo de

competencias y el enfoque centrado en el Aprendizaje, respondiendo así a las nuevas disposiciones establecidas

en la Reforma Integral de la Educación Media Superior implementada a nivel nacional. La estructura de este

material didáctico integra competencias genéricas y disciplinares básicas que desarrollarás con aprendizajes

múltiples, que permitirán apropiarte del conocimiento en forma crítica, analítica y propositiva.

Con la mediación del maestro(a), este módulo te guiará a una nueva experiencia, a un reto: construir tu propio

conocimiento.

Es un documento guía que se verá enriquecido con las orientaciones y aportaciones se tu maestro (a), para

cumplir con su cometido final, cuando como alumno profundices con autonomía, disciplina científica e interés

intelectual, en tu propio conocimiento.

Tu institución, el Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora, ha trabajado fuerte y sin límite alguno, para

entregarte un módulo perfectible y a la vez, de la calidad que lo requiere la Reforma, la Sociedad Mundial y sobre

todo tú como alumno (a).

Presentación

8 PRELIMINARES

Química 1 Química 1 Química 1 Química 1

Identifica a la Química como una herramienta

para la vida

Comprendiendo la importancia de la Química.

Comprende la interrelación de la materia

y la energía.

Características y manifestaciones de la materia.

Características y manifestaciones de la energía.

Explica el modelo atómico actual.

Aportaciones históricas que contribuyeron al establecimiento del

modelo atómico actual.Partículas subatómicas e isótopos.

Modelo atómico actual.

Interpreta la tabla periodica.

Evolución de la clasificación de los elementos químicos.

Principales familias de elementos.

Propiedades y tendencias periódicas.

Interpreta enlaces químicos e interacciones

moleculares.

¿Cómo se unen los átomos?

Atracción entre moléculas.

Maneja la nomenclatura química.

Nomenclatura de compuestos inorgánicos.

Importancia del buen uso y manejo de los productos químicos en el hogar.

Representa y opera reacciones químicas.

Clasificación de los cambios químicos.

Balanceo de ecuaciones químicas.

Entiende los procesos asociados con el calor la

velocidad de las reacciones químicas.

Cambios energéticos en las reacciones químicas.

Velocidad de reacción.

Identifica a la Química como una herramienta para la vida

Unidad de competencia:

Reconoce a la Química como parte de su vida cotidiana, tras conocer el progreso que ha

tenido esta a través del tiempo y la forma en que ha empleado el método científico para

resolver problemas del mundo que nos rodea, así como su relación con otras ciencias, que

conjuntamente han contribuido al desarrollo de la humanidad.

Atributos a desarrollar en el bloque:

3.2 Toma decisiones a partir de la valoración de las consecuencias de distintos hábitos de

consumo y conductas de riesgo.

4.1 Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, Matemáticas o

gráficas.

5.1 Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo cómo cada

uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

5.2 Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones.

5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de

fenómenos.

5.4 Construye hipótesis y Diseña y aplica modelos para probar su validez.

5.6 Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar

información.

6.1 Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina

entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad.

6.3 Reconoce los propios prejuicios, modifica sus propios puntos de vista al conocer nuevas

evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta.

7.1 Define metas y da seguimiento a sus procesos de construcción de conocimientos.

8.1 Propone manera de solucionar un problema y desarrolla un proyecto en equipo,

definiendo un curso de acción con pasos específicos.

8.2 Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera

reflexiva.

8.3 Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los

que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.

Tiempo asignado: 8 horas.

10 IDENTIFICA A LA QUÍMICA COMO UNA HERRAMIENTA PARA LA VIDA

Lee la siguiente afirmación y contesta lo que se te solicita. Anota tu respuesta en el

espacio disponible, esta información se comentará en el grupo.

“La Química está presente en todas tus actividades diarias”

¿Su presencia es un riesgo o un beneficio?

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Inicia ¡ya! las

actividades extraclase.

Pregúntale a tu

profesor por las

instrucciones.

Secuencia Didáctica 1.

Comprendiendo la importancia de estudiar Química.

Inicio

Es común escuchar que estudiar Química es difícil, que es como aprender un nuevo idioma y que sus conceptos son

abstractos. Cierto es que en un principio deberás familiarizarte con el lenguaje de esta ciencia, pero la otra realidad es

que convives diariamente con ella. Una gran cantidad de lo que nos rodea es fruto del trabajo constante de

investigadores y científicos que han utilizado la Química para mejorar la calidad de vida del hombre. Sin las

aportaciones de esta ciencia, no existiría un solo medicamento, no habría alimentos, ni agua potable para todos, y la

informática, la aeronáutica o las telecomunicaciones serían sólo meras ilusiones. Todo es Química, porque en

definitiva, átomos y moléculas son la única herramienta que tiene el hombre para crear. El objetivo de este curso es

despertar el interés y reconocimiento hacia esta maravillosa ciencia, que garantiza la mejora constante de la

esperanza y calidad de vida de la humanidad.

Importancia de la Química en tu vida diaria y en el desarrollo de la

humanidad.

Iniciamos las actividades de este curso invitándote a trabajar de la mejor forma, con la

intención de alcanzar el mayor desempeño en este semestre y por supuesto durante

el transcurso del Bachillerato; recordándote que el enfoque en Competencias

demanda un nuevo comportamiento del estudiante y entre otras situaciones requiere

que este aprenda por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida. Sobre todo una

Ciencia como la Química que nos ofrece conocimientos y productos que facilitan las

actividades diarias.

Actividad: 1

11 BLOQUE 1

Evaluación

Actividad: 1 Producto: Conclusión. Puntaje:

Saberes

Conceptual Procedimental Actitudinal

Identifica hechos cotidianos

asociados a la química.

Analiza el impacto de los

conocimientos y aportaciones de

la Química a la calidad de vida.

Aprecia el impacto de la Química

en tu vida diaria.

Autoevaluación

C MC NC

Calificación otorgada por el

docente

Desarrollo

Se vive en una constante transformación, los alimentos que consumimos son producto

de los cambios ocurridos en su cocción; los frutos se maduran, las plantas crecen, las

sustancias que lanzamos al ambiente sufren transformaciones químicas y forman nuevas

sustancias, algunas de las cuales son dañinas para los seres vivientes.

Se puede decir que el universo en que se vive está en constante cambio. Todo lo que se

usa, está basado en los principios fundamentales de la química. Por ejemplo la crema

dental para tu aseo, los bolígrafos contienen tinta que se ha elaborado por procesos

químicos, la ropa tiene un color que obedece a la utilización de pigmentos, el agua que

se consume además de ser una mezcla de hidrógeno y oxígeno debe ser tratada

químicamente para ello, los lubricantes que utilizan los vehículos son producto del

estudio del petróleo, tus zapatos deportivos son mezclas de polímeros y si son de piel ésta debe pasar por diversos

procesos químicos para eliminarles olores y hacerlos más manejables, en fin la química esta a tu alrededor y ocupa

todos y cada uno de los espacios de tu vida.

En este momento que estás leyendo, debes saber que la tinta es un

producto químico y que el papel de este módulo se obtuvo también

mediante procedimientos químicos. Al mismo tiempo, en tus ojos al leer,

se están desencadenando miles de reacciones químicas en tu cerebro.

Cuando respiras, te mueves, comes, duermes, tu cuerpo funciona como

una extraordinaria fábrica química.

La Química es parte de la vida y está presente en todos los aspectos

fundamentales de la cotidianidad. La calidad de vida que se puede

alcanzar se debe a los avances y descubrimientos que el estudio de la

Química aplicada nos ha dado. La variedad y calidad de productos de

aseo personal, de alimentos enlatados, los circuitos de la computadora, la

pantalla de la televisión, los colores de las casas, el frío del refrigerador y

la belleza de un rostro existen y mejoran gracias al estudio de la Química.

El modo de vida actual depende de la utilización de los procesos

químicos que proporcionan muchos bienes y servicios, sin embargo, la

mayoría de los seres vivos aprovechan la materia tal y como se encuentra

en la naturaleza. El ser humano es diferente puesto que generalmente

transforma la materia antes de usarla en productos terminados que utiliza

en el hogar, la industria, la medicina, la agricultura; pero al mismo tiempo,

produce desechos y residuos peligrosos que dañan el ambiente. Es

importante señalar que como toda ciencia, la Química, es una

herramienta, que en algunos casos es causa de la degradación del medio

ambiente pero también aporta soluciones a esta problemática.

Lee este texto, para

realizar la actividad 2


Evaluación

Actividad: 2 Producto: Tabla de datos. Puntaje:

Saberes


Identifica la utilidad de la

Química para la sociedad.

Dialoga con los compañeros de

clase y obtiene conclusiones en

forma colaborativa.

Relaciona y registra los ejemplos

de productos con el área

productiva a la que pertenece.

Se comunica en forma correcta.

Aprecia las aplicaciones de la

Química en su vida cotidiana.

Autoevaluación

C MC NC

Calificación otorgada por el

docente

En equipo, comenten la lectura e intercambien ideas sobre la aplicación de los

conocimientos generados por la Química. Incluyan ejemplos de productos no

mencionados en la lectura, pero que son de su conocimiento.

Área de aplicación Producto

Alimentación Sopa deshidratada (Maruchan)

¿Te has puesto a observar la cantidad de productos químicos que hay

en tu hogar y los cambios que éstos sufren al ser utilizados?

Actividad: 2

13 BLOQUE 1

Las cosas por su nombre

Nos nutrimos exclusivamente con átomos y moléculas.

Menú del día

Primer plato

Huevos revueltos con queso

Segundo plato

Filete de ternera

Postre

Vaso de leche

Menú del día

Primer plato

Proteínas desnaturalizadas, polipéptidos,

aminoácidos, polisacáridos, celulosa,

colesterol y ácido oléico.

Segundo plato

Proteínas con triptófano, leucina, lisina,

hierro, fósforo, magnesio, zinc, niacina y

riboflavina

Postre

Lactosa, caseína, lactoalbúmina, calcio y

fósforo.

Sitios Web recomendados:

http://www.aecq.es/esp/quimica_vida.pdf

http://www.youtube.com/watch?v=eEi0O7aFyy0

http://www.chemistryandyou.org/base_span.htm


Analiza el siguiente cuadro y responde los cuestionamientos que aparecen al final del

mismo. Anota tus respuestas para discutir en clase.

Principios fundamentales de Química que debería conocer un ciudadano medio.

Tema global Contenido

¡Tú eres química! Química del cuerpo humano.

¡... y también lo es el resto del universo!

La Química es una ciencia multidisciplinar que tiene que ver

con todas las Ciencias que, de una u otra forma, tratan sobre

la materia: Biología, Medicina, Paleontología, Astrofísica,...

La Química fabrica nuevos materiales a la carta. La Química permite preparar nuevos materiales con

propiedades específicas.

No existen copias mejores o peores de las

moléculas: ¡sólo existen ejemplares originales

idénticos!

Erróneamente, se suele considerar "químico" como adjetivo

opuesto a "natural". Las moléculas son idénticas,

independientemente de su origen.

No existen sustancias tóxicas: ¡sólo existen dosis

tóxicas!

Los químicos pueden detectar cantidades

inimaginablemente pequeñas de muchos compuestos. Eso

es tranquilizador, aunque gracias a ello se sabe que la

contaminación ha alcanzado ya los lugares más remotos.

La Química provee soluciones a sus propios

problemas.

La Química permite limpiar el entorno de sustancias

contaminantes.

Beethoven, Da Vinci, Frida Kalo, García

Márquez,... ¡Lavoisier!

Los grandes triunfos de la Química son totalmente

comparables a los logros culturales más elevados de la

humanidad.

Ni siquiera los químicos son perfectos.

Los químicos son responsables tanto de los beneficios como

de los riesgos asociados a los productos que preparan.

Reflexiona y responde:

¿Qué es lo bueno o lo malo de los usos presentes o futuros de los conocimientos químicos?

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Actividad: 3

15 BLOQUE 1

Evaluación

Actividad: 3 Producto: Cuestionario. Puntaje:

Saberes


Confirma la presencia de la

Química en su vida e identifica el

beneficio o peligro del uso del

conocimiento científico.

Organiza información y

argumentar sus reflexiones

Se percata de la importancia de

estudiar Química.

Aprecia las aportaciones de la

Química.

Autoevaluación

C MC NC Calificación otorgada por el

docente

¿A quién beneficia y a quién perjudica el desarrollo de la Química?

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¿Cuáles son los límites de la Química?

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Actividad: 3 (continuación)


Elabora una línea del tiempo que incluya los principales momentos del desarrollo de la Química;

relacionada a los destacados momentos del desarrollo de la humanidad.

Actividad: 4

Evaluación

Actividad: 4 Producto: Línea del tiempo. Puntaje:

Saberes


Reconoce los grandes momentos

del desarrollo de la Química.

Relata los momentos

trascendentales que ha vivido el

desarrollo de la Química, a través

del tiempo.

Valora las aplicaciones de la

Química en el desarrollo de la

humanidad.

Autoevaluación


docente

Para conocer y comentar

Recibe Premio Nacional de Investigación

Ciudad de México, 3 de Febrero.- La investigadora Herminia Pasantes Ordóñez, del

Instituto de Fisiología Celular de la UNAM, llamó a los jóvenes a interesarse por el

estudio de la ciencia y a trabajar a favor de ella, en beneficio personal y del país.

Luego de ser galardonada con el Premio Nacional a la Investigación Científica y

Tecnológica de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP) por su

desempeño y trayectoria, calificó a la ciencia como una actividad para exploradores y

aventureros.

Por ello, la investigadora emérita de la Universidad Nacional autónoma de México

(UNAM) llamó a los jóvenes a integrarse a ella y destacó la importancia de la

indagación científica para el desarrollo del país.

“Es indispensable que los jóvenes sepan que esta labor también es gratificante, otorga viajes y premios que resaltan

los logros alcanzados”, comentó. Pasantes Ordóñez consideró importante que en la investigación se trabaje, tenga

intuición y suerte, pues son elementos que permiten “una carrera exitosa”, además de que a diario se debe tener un

reto nuevo que motive a siempre buscar respuestas.

17 BLOQUE 1

En 2000 la UASLP instituyó el Premio Universitario a la Investigación Científica y Tecnológica, pero este año se otorgó,

por primera vez, a nivel nacional. La también secretaria académica del Instituto de Fisiología Celular inició su actividad

científica hace 50 años, cuando cursaba el segundo año de la licenciatura en medicina. Actualmente trabaja con su

equipo de investigación en el estudio del edema cerebral, uno de los grandes problemas clínicos que ocasiona la

muerte de células del centro nervioso. Herminia Pasantes Ordóñez fue reconocida por su labor y trayectoria científica

ante la comunidad universitaria de la UASLP, así como por el rector de esa institución, Mario García Valdez.

NOTIMEX

Objeto de estudio de la Química.

El conjunto de todos los seres y hechos que nos rodean forman lo que llamamos naturaleza; estos hechos que

observamos a nuestro alrededor no se dan aislados y constituyen el campo de estudio de ciencias que se relacionan

entre sí. Estas ciencias reciben el nombre de Ciencias Naturales y son principalmente: Biología, Física, Química y

Astronomía. La Química es pues una Ciencia Natural.

Históricamente, las ciencias naturales han estado relacionadas con la observación de la naturaleza, es decir, del

mundo físico y biológico que nos rodea. Los orígenes de la Química son muy antiguos y hoy es una ciencia que no se

parece en nada a los procesos asociados con la magia y los demonios. Se ha desarrollado de tal forma que se ha

convertido en una de las más valiosas herramientas que tenemos para enfrentar los retos del nuevo milenio.

A pesar del importante papel que la Química ha desempeñado en el pasado, su protagonismo será aún más relevante

para afrontar los retos a los que hoy en día, y en el futuro, deberá enfrentarse la Humanidad: ¿Cómo se alimentarán

los más de 9,000 millones de habitantes que poblarán La Tierra en 2050? ¿Cómo erradicaremos las enfermedades

actuales y aquéllas que aún no conocemos?, ¿Cómo podrá, cada uno de los hombres y mujeres que habitan este

planeta, alcanzar un nivel y calidad de vida suficientemente dignos?

Sin duda será la Química, a través de sus científicos, investigadores, formadores, educadores, empresarios y

trabajadores, la que aportará respuestas a estos y otros interrogantes, respuestas que sólo serán factibles si se

establecen los necesarios cauces de colaboración entre todos ellos, apoyados por la sociedad, sus autoridades y

organismos competentes.

Actualmente, la Química es una ciencia que estudia la materia, los cambios que

ésta experimenta y la energía implicada en estos procesos.

Aunque la Química es una ciencia ancestral, sus fundamentos modernos se

establecieron en el siglo XIX, cuando los avances tecnológicos e intelectuales

permitieron a los científicos separar las sustancias en los más pequeños

componentes y, por consiguiente, explicar muchas de las características físicas y

químicas. El rápido desarrollo de la tecnología a lo largo del presente siglo ha

dado más herramientas para estudiar aquellos aspectos de la materia que no se

pueden ver a simple vista. Con computadoras y microscopios electrónicos los

químicos pueden analizar, por ejemplo, la estructura de los átomos y de las

móleculas (unidades en las que se basa el estudio de la Química), así como

diseñar nuevas sustancias con propiedades específicas, como fármacos y

productos que hagan más agradable el ambiente del consumidor.

OBJETO DE ESTUDIO DE LA

QUÍMICA

MATERIA ENERGÍA CAMBIOS

Lee con atención los

siguientes párrafos,

contienen información

para resolver la

actividad 5

La ciencia tiende a la miniaturización

de la tecnología. En la foto, un chip

sobre la cabeza de un alfiler.


La Química sanguínea, una

herramienta para prevenir y curar

enfermedades.

El estudio de la Química comienza en el mundo macroscópico, lo que

observamos cuando ponemos atención a nuestro entorno. Para

conseguir una adecuada interpretación de cada uno de los conceptos

químicos, es necesario trabajarlos a nivel macroscópico (sensorial,

perceptivo), microscópico (átomos, moléculas, iones) y simbólico

(ecuaciones, fórmulas). Ninguno es más importante que el otro, por lo

que en su momento deben ser abordados todos ellos para explicar el

fenómeno.

Como se señaló anteriormente, el campo de estudio de la Química es muy amplio, por lo tanto, resulta imposible que

alguien posea todos los conocimientos que constituyen esta ciencia. Al ser tan amplio el espectro de fenómenos

estudiados por la Química, esta ciencia se ha dividido en diferentes ramas:

Química General: Trata de los principios básicos acerca de la constitución, las

propiedades y transformaciones de las sustancias, además de estudiar las leyes

generales de la Química.

Química Inorgánica: Su campo de estudio se refiere a las sustancias que forman

en el campo mineral. No estudia los componentes del carbono a excepción de

los compuestos como carbonatos, cianuros y al monóxido de carbono (CO) y

dióxido de carbono (CO2).

Química Orgánica: Se encarga del estudio de los compuestos del carbono.

Excepto los antes mencionados que corresponden a la Química inorgánica.

Química Analítica: Comprende los métodos de reconocimiento y determinación

de los constituyentes de los compuestos tanto en su calidad (análisis cualitativo)

como en su cantidad (análisis cuantitativo).

Fisicoquímica: Estudia los principios matemáticos y físicos que se aplican al

estudio de la materia y la energía.

Bioquímica: Su campo se refiere a los procesos químicos que ocurren en los seres vivos.

Mundo

macroscópico

Mundo

microscópico

H2O

Mundo

simbólico

Simbólico

Mundo del lenguaje y símbolos

(confuso)

Microscópico

Mundo de los modelos y teorías

(abstracto)

Macroscópico

Mundo de los hechos (concreto)

19 BLOQUE 1

Evaluación


Saberes


Distingue las ramas de la Química

y contrasta las expresiones

cualitativas y cuantitativas.

Relaciona fenómenos o procesos,

con la rama de la Química que le

corresponde su estudio.

Se interesa por el estudio de la

Química.

Autoevaluación


docente

¿Cómo se sabe qué contienen los alimentos que se ingieren?

¿Cómo ayuda la química al esclarecimiento de los crímenes?

Escribe una definición de Química, en la que demuestres comprender su objeto de

estudio:___________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________

Con base en la división de la Química, indica la rama que se encarga del estudio de los siguientes procesos

químicos:

Los enlaces y la estructura de los compuestos: _________________________________________________________

La composición de los componentes de una bebida gaseosa: ____________________________________________

La cantidad de glucosa en sangre de una persona: ______________________________________________________

Las reacciones digestivas que permiten la nutrición en un niño: ___________________________________________

La solubilidad de las sales de cobre: __________________________________________________________________

Clasifica los siguientes enunciados como cualitativos o cuantitativos.

El sol está a más o menos 150 000 millones de kilómetros de la Tierra: __________________________________

Alejandro Fernández es mejor cantante que Luis Miguel. ______________________________________________

El hielo es menos denso que el agua. ______________________________________________________________

La mantequilla sabe mejor que la margarina. __________________________________________________________

Actividad: 5


Química: una ciencia interdisciplinaria.

Conforme vamos adquiriendo nuevos conocimientos sobre el mundo, nos damos cuenta que una sola ciencia no

basta para explicar todos los fenómenos que se dan en el universo, debido a que cada una de ellas tiene una

metodología y un objeto de estudio característicos. La Química no es la excepción, y para lograr comprender a fondo

los fenómenos que estudia, se apoya en muchas otras ciencias. Así mismo, las aportaciones de la Química son

necesarias para que otras ciencias avancen en la comprensión de los fenómenos que abarca su campo de estudio.

Ésta es la razón por la que se afirma que la Química es una ciencia interdisciplinaria que se relaciona con otras de

gran importancia dentro del desarrollo científico y tecnológico de las sociedades modernas. La Química es

considerada una ciencia que se encarga del estudio de la naturaleza, de la composición de la materia, de la

estructura y de los cambios que experimenta, además de la forma en que interacciona con la energía y los principios

generales que rigen el comportamiento de la materia.

Cualquier químico en su laboratorio utiliza conocimientos provenientes de otras ciencias. Con frecuencia tiene

necesidad de efectuar cálculos que requieren conocimientos de Matemáticas o del campo de la Física. Igualmente,

las disciplinas biológicas le aportan a la Química datos fundamentales sobre las sustancias que son necesarias para

el funcionamiento de la vida, muchas de las cuales ya se han logrado sintetizar en el laboratorio.

A la par, la Química ayuda a otras ciencias. No cabe duda que la medicina ha sido uno de los territorios que más se

ha beneficiado con los descubrimientos de la Química. Se pueden señalar los medicamentos que se preparan

siguiendo una fórmula, el tratamiento del cáncer mediante la aplicación de radiaciones, el diseño de nuevos métodos

de diagnóstico para el tratamiento de enfermedades, etc. La industria de los alimentos es otro ejemplo de un área que

se ha visto beneficiada por las aportaciones de la Química, ya que se han fabricado compuestos que se utilizan para

conservar los alimentos en buen estado y con propiedades nutritivas mejoradas. La enseñanza de la Química se

vincula definitivamente con la de la Biología y la Ecología, para dar a los estudiantes una visión global de cómo el

buen o mal uso de los productos químicos determina las condiciones de vida en una comunidad. Las múltiples

implicaciones de la Química con otras ciencias nos hacen entender la razón por la cual se le considera como la

ciencia central.

“La educación del hombre

será la causa de la

destrucción o esperanza

de la humanidad”.

21 BLOQUE 1

Cierre

Investiga el significado de los conceptos, consulta diccionarios o glosarios; una vez que

hayas leído varias definiciones resuelve lo siguiente:

Anota una breve pero clara explicación sobre cada término.

Química_____________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Biología_____________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Matemáticas_________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Tecnología__________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Física_______________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Método_____________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Actividad: 6


Evaluación


Saberes


Comprende la relación de la

Química con otras ciencias.

Busca y selecciona información.

Elabora y redacta conclusiones,

una vez que ha consultado la

información.

Se expresa con exactitud.

Autoevaluación


docente


La Matemática es importante a la Química por: _________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

La Física por: _____________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

La Informática por: _________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

La Química le es útil a la Biología por: _________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

La Química es importante para la sociedad por: ________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

Con base en la información sobre la relación de la Química con otras ciencias, y las

explicaciones anteriores, completa los siguientes enunciados:

Con base en la información sobre la relación de la Química con otras ciencias, y las

explicaciones anteriores, completa los siguientes enunciados:

La Matemática es importante a la Química por: _________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

La Física por: ______________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

La Informática por: _________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

La Química le es útil a la Biología por: ________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

La Química es importante para la sociedad por: ________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________


23 BLOQUE 1


Conociendo cómo trabajan los químicos.

Inicio

Elabora un mapa mental, (en una hoja tamaño carta) en el cual expreses cómo realizan

sus investigaciones los químicos. Comparte tu trabajo con el resto del grupo y

comenten sobre el análisis de los diferentes mapas.

Actividad: 1


Evaluación

Actividad: 1 Producto: Mapa mental o collage. Puntaje:

Saberes


Describe el método de trabajo de

la Química.

Expresa gráficamente y por escrito

su percepción sobre el método de

la Química.

Comparte sus ideas y acepta la

diversidad de expresiones.

Autoevaluación


docente

Desarrollo

Método de estudio de la Química.

El hombre, para transformar la realidad, necesita descubrir cómo funciona. No cabe

duda que el investigador se ve obligado a elaborar y reelaborar su propio método de

trabajo para llegar a desentrañar los secretos de la naturaleza. El método es el conjunto

de procedimientos para la realización de un fin; éste se deriva de la experiencia misma,

y son los resultados obtenidos los que indican si es o no el adecuado. El método

particular de las ciencias naturales es el método experimental, el cual no es una

“receta” que al seguirse paso a paso resolverá automáticamente los problemas.

Cuando se estudian los fenómenos naturales, sean éstos de cualquier tipo (físico,

químico o nuclear), el primer paso para su estudio es la observación. Esta percepción de los fenómenos es nuestro

único contacto con el mundo físico y son nuestros sentidos los que se encargan de comunicarnos la forma en que

está sucediendo el fenómeno. Los datos experimentales que obtenemos provienen de sucesos observables y son

mejores o peores en la medida que lo sean los métodos de detección. El hombre ha aprendido por medio de sus

experiencias que sus sentidos están limitados para percibir los fenómenos y ha inventado una gran cantidad de

instrumentos para facilitar sus observaciones, tales como el microscopio, el telescopio, la balanza, el potenciómetro y

el espectrofotómetro, entre otros. La mayor parte de las veces la finalidad de la observación es obtener una medida

cuantitativa de los fenómenos; es decir, una relación que indique la magnitud del suceso que se está observando.

Generalmente dicha magnitud se expresa con un número y una unidad, que sirve para comparar con sucesos

similares.

Los científicos son personas curiosas que se hacen muchas preguntas

sobre el mundo que les rodea y tratan de encontrar las respuestas. Los

físicos, químicos, astrónomos, biólogos, etc., son científicos que investigan

sobre distintos temas siguiendo un método propio que les ayuda a

investigar sobre diferentes temas. Este proceso se llama " Método

Científico" y consta de las siguientes etapas:

Lee el siguiente texto,

como apoyo para

resolver la actividad 2.

http://www.preuniversitaria.com/?ids=488&id=15

25 BLOQUE 1

En alguna ocasión te habrás encontrado en una situación en donde solamente te dediques a ver y no a observar,

como por ejemplo el arco iris. ¿Podrías describirlo? ¿En qué orden aparecen los colores?

Al hablar de las características del estudio de la Química, se han mencionado como sus tres pilares el lenguaje, el uso

de síntesis y análisis, y la cuantificación, o sea el uso de mediciones y cálculos.

En el caso específico de la Química la cuantificación es fundamental y ha permitido elevar esta disciplina a la

categoría de ciencia, además de posibilitar la predicción de fenómenos de importancia en diferentes niveles, desde el

ámbito cotidiano hasta el industrial. Uno de los más destacados actualmente es la necesidad imperiosa de cuantificar

los contaminantes del aire, ya que en pequeñas cantidades puede ser inofensivo, pero a elevadas concentraciones

son altamente perjudiciales para la mayoría de los seres vivos. Actualmente en la Ciudad de México, y en muchas

otras grandes ciudades del mundo, se lleva a cabo un registro cuantitativo de todos los contaminantes atmosféricos,

con el fin de tomar las medidas necesarias de protección al ambiente y, por tanto, de los seres vivos.

En cuanto a los medicamentos, es común que un médico recete a sus pacientes una determinada dosis. Esta dosis

no es otra cosa que una medida de la cantidad que el paciente debe recibir de dicha medicina, ya que no es la misma

que puede consumir un bebé a la que puede utilizar un adulto. Generalmente la dosis depende de la edad, peso

corporal y capacidad del paciente para metabolizar el medicamento; de tal manera que cuantitativamente existe una

dosis mínima, por debajo de la cual no tendría efecto el medicamento, y una dosis máxima, que al ser rebasada

puede resultar tóxica o incluso letal para el organismo.

Cuando una persona ingiere una bebida alcohólica, existe una diferencia cuantitativa entre mantenerse sobrio, estar

“alegre”, o llegar hasta un estado evidente de embriaguez, donde sus sentidos y sus capacidades están totalmente

limitados, de forma que cuantificando la concentración de alcohol en la sangre se puede predecir el comportamiento

de un individuo dependiendo de su edad, sexo, peso corporal, costumbre a las bebidas alcohólicas y algunas otras

variables.

Observación

Conocimiento

acumulado

Hipótesis

Conclusión

Recolección

de datos

Experimento

Análisis

Pregunta

Obtención y registro

de información.

Obtención y registro

de información.

¿Por qué es necesaria la cuantificación?


Muchas enfermedades pueden ser evitadas o controladas gracias a la cuantificación. La hemoglobina es una proteína

que contiene hierro (Fe) que transporta el oxígeno de los pulmones a las células. Si la cantidad de hierro es deficiente,

la hemoglobina no se forma, causando lo que se conoce como anemia. La diabetes es una enfermedad que se

presenta por niveles altos de glucosa en la sangre. Mediante la cuantificación continua de dichos niveles y analizando

las características del paciente, puede elegirse el tratamiento adecuado para controlar el padecimiento.

En la industria metalúrgica se analizan y cuantifican las proporciones adecuadas de los componentes de una

aleación, porque, de no hacerse rutinariamente, la calidad disminuye y pueden generarse productos que sean muy

sensibles a la corrosión y que tengan muy poca resistencia. En conjunto, podemos decir que en cualquier tipo de

industria es necesario cuantificar diferentes variables, mantener la calidad de los productos que llegan a los

compradores, y esa cuantificación en la industria es lo que se conoce como control de calidad.

Para terminar con este tema se puede decir que las aportaciones de Boyle, Lavoisier, Berzelius y muchos otros

investigadores, anteriores y posteriores a ellos, hicieron de la Química una ciencia 100% cuantitativa y que gracias a

ello tiene un lugar destacado en todos los países del mundo en el ámbito económico, social y político, porque esta

posibilidad de cuantificar los fenómenos químicos permite su predictibilidad y facilita el control de las variables para

mejorar la producción de bienes para la humanidad.

Una vez realizada la lectura del tema: método de estudio de la Química, formen equipos

de 5 integrantes, comenten las temas propuestos y respondan brevemente lo que se

indica en cada caso. Compartan sus conclusiones con el resto del grupo.

Describan 3 temas de investigación que sólo se realizan si contamos con instrumentos que posibiliten su

observación. Pueden ser ejemplos que no se hayan mencionado en la lectura.

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

Expliquen por qué el éxito y la exactitud de una investigación química, dependen en gran medida de los

instrumentos de observación y medición utilizados.

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

Actividad: 2

27 BLOQUE 1

Evaluación


Saberes


Conoce la utilidad de los

instrumentos de observación y

medición en el trabajo químico.

Dialoga y toma acuerdos con

compañeros de grupo.

Aprecia las ideas de los

compañeros, en la construcción de

nuevos conocimientos.

Coevaluación


docente

Investiga en internet, libros de metodología de la investigación o libros de texto de

Química, la descripción de cada uno de los pasos del método científico señalados a

continuación, y completa la siguiente tabla

Pasos del método científico Descripción

Observación

Delimitación del problema (pregunta científica)

Planteamiento de hipótesis

Obtención y registro de información

Experimentación

Contrastación de resultados (análisis )

Comunicación de conclusiones

Actividad: 3


Evaluación

Actividad: 3 Producto: Tabla. Puntaje:

Saberes


Reconoce los pasos del método

científico.

Completa una tabla de contenido,

en la que describe los pasos del

método científico.

Se interesa por los pasos del

método científico.

Autoevaluación


docente

Con base en el siguiente texto, conteste los reactivos, que aparecen al final del

mismo, colocando la respuesta correcta dentro del paréntesis.

MÉTODO CIENTÍFICO

(1)

Un científico observa que los líquidos, guardados en recipientes sin tapa, disminuyen su nivel a medida que pasa

el tiempo, en tanto que en el ambiente se perciben los olores de las sustancias expuestas.

Nota también que algunas sustancias requieren, para impregnar el aire, menos tiempo que otras. Se formula

entonces, una cantidad de preguntas como: ¿Por qué desciende el nivel en los recipientes? ¿Por qué el aire se

impregna de olores? ¿Por qué algunos líquidos tardan más que otros en impregnar el aire?

(2)

Basado en las preguntas formuladas y en su propia experiencia el investigador se plantea el siguiente problema

¿Se evaporan todos los líquidos a la misma velocidad y con el mismo sistema?

(3)

El investigador sospecha que los líquidos tienen diferentes regímenes de evaporación, entonces plantea lo

siguiente “La velocidad de evaporación es diferente para cada caso y depende de la naturaleza y características

del liquido de que se trate”.

(4)

El científico investiga, razona y predice “Si la velocidad de evaporación depende de la naturaleza del líquido

entonces, iguales cantidades de líquidos diferentes colocados en recipientes iguales y en idénticas condiciones

ambientales mostraran, al cabo de un tiempo, disminuciones de niveles diferentes en cada frasco, motivados por

la evaporación diferente”.

(5)

El científico planea un experimento en todos sus detalles: Se expondrán durante 24 horas, en un ambiente

ventilado 5 recipientes iguales, numerados del 1 al 5 en los que se verterán cantidades iguales de: agua,

gasolina, éter, cloroformo y alcohol. Transcurrido el tiempo establecido, se medirá nuevamente, con el mismo

procedimiento, la cantidad de líquido de cada frasco y se registraran los valores obtenidos.

(6)

Con los datos obtenidos a la vista, nos preguntaremos: ¿Todos los líquidos se evaporan de igual modo? Si así

no fue: ¿Cuáles se evaporan más y cuales menos? ¿Coinciden los resultados con las previsiones? ¿Se confirma

la hipótesis planteada?

(7)

Verificada la evaporación diferencial de los 5 líquidos analizados, podremos redactar la conclusión que será: “La

velocidad de evaporación no es uniforme para todos los líquidos sino que depende de su naturaleza”.

Actividad: 4

29 BLOQUE 1

Evaluación

Actividad: 4 Producto: Análisis de texto. Puntaje:

Saberes


Identifica los pasos del método

científico.

Distingue los pasos del método

científico, a partir de un reporte.

Resuelve con seguridad y exactitud

sus tareas escolares.

Autoevaluación


docente

Reactivos:

( ) En el párrafo 6 del texto hay una serie de preguntas, son estas preguntas ejemplo de:

a) Observación

b) Contrastación de resultados

c) Delimitación del problema (pregunta científica)

d) Conclusiones

( ) ¿Cual es la etapa del método científico que corresponde al párrafo 7?

a) Observación

b) Contrastación de resultados

c) Delimitación del problema (pregunta científica)

d) Conclusiones

( ) Para explicar el método científico el texto habla de líquidos que se evaporan ¿Cuál sería el párrafo que

describe la hipótesis?

a) 2 b) 3 c)4 d) 5

( ) Señale cuales de estas afirmaciones son correctas:

1) La observación es posterior al experimento

2) El experimento pone a prueba la validez de la hipótesis

3) La hipótesis es una respuesta tentativa al problema

4) La contrastación de resultados (análisis) se establece a partir de la conclusión

a)1 y 2 b) 2 y 3 c) 3 y 4 d) 1 y 4



Evaluación

Actividad: 5 Producto: Guía de consulta. Puntaje:

Saberes


Reconoce las medidas de

seguridad y primeros auxilios, del

trabajo experimental.

Elabora una guía de seguridad y

primeros auxilios.

Se da cuenta de la importancia de

realizar los experimentos con

medidas de seguridad.

Valora el cuidado personal y de los

compañeros al realizar actividades

experimentales.

Autoevaluación


docente

Investiga las principales medidas de seguridad y primeros auxilios recomendadas para

el trabajo experimental (laboratorio). Escríbelas en un folder, cartulina o papel

resistente, ya que debes conservarla como guía de consulta. (Considera reutilizar

papel).

Actividad: 5

31 BLOQUE 1

Evaluación


Saberes


Identifica y relaciona los

instrumentos de medición y

observación con sus usos.

Describe los instrumentos

comunes del laboratorio escolar.

Reconoce la necesidad de los

instrumentos de observación y

medición en el trabajo químico.

Autoevaluación


docente

Investiga los usos de cada uno de los instrumentos a utilizar en actividades

experimentales, expuestas en el laboratorio de tu plantel, dibuja o recorta una imagen

siguiendo el ejemplo. (Debes reutilizar papel).

Ejemplo:

Actividad: 6

Dibujo y nombre del instrumento Usos

Recipiente de vidrio de forma

cilíndrica y fondo plano, usado en el

laboratorio para contener líquidos

que intervienen en procesos

químicos, como la precipitación.

También sirve para medir volumen

de líquidos (no son precisos), para

calentar y mezclar sustancias.


Cierre

Actividad experimental en casa: En equipo de máximo seis personas realicen las

siguientes actividades experimentales, aplicando el método científico y presenten

reporte escrito de sus observaciones. Los datos obtenidos se comentaran en el grupo.

Con las medidas de seguridad pertinentes, si gustas comparte esta actividad con tu

familia. El docente elegirá a tres equipos para que expliquen sus experimentos, el resto

del grupo participará haciendo preguntas y dando apoyo al equipo expositor con las

respuestas.

Lee las etiquetas de los productos antes de trabajar con ellos.

¿Qué sucede al combinar los siguientes productos?

Antes de realizar el experimento, lean las etiquetas de los productos y escriban su hipótesis sobre lo que ocurrirá

en las siguientes combinaciones:

Clara de huevo con alcohol y clara de huevo con vinagre.

Hipótesis:

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

Observación:

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

Actividad: 7

33 BLOQUE 1

El limpiador de hornos, (easy off o grease off, en presentación líquida) con agua. NO

CAMBIES EL PRODUCTO RECOMENDADO POR OTRA PRESENTACIÓN U OTRO

PRODUCTO.

Nota: utiliza recipiente de vidrio delgado. (Ejemplo una copa)

Hipótesis:

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

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_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

Observación:

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_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________



Bicarbonato de sodio con vinagre. Puedes utilizar vaso de plástico transparente. Con cuidado

toca las paredes del recipiente, sin tocar el contenido.

Hipótesis:

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________

Observación:

_________________________________________________________________________________________________

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_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________


35 BLOQUE 1

Evaluación

Actividad: 7 Producto: Reporte oral y escrito del

experimento. Puntaje:

Saberes


Caracteriza a la Química como

una ciencia experimental y

reconoce el método científico, en

el desarrollo de las actividades

experimentales

Aplica el método científico a las

actividades experimentales.

Muestra interés por participar en

actividades experimentales.

Promueve el trabajo metódico y

organizado.

Se interesa en demostrar lo

aprendido.

Coevaluación


docente

¿Se cumplieron las hipótesis formuladas?

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

Conclusiones:

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________



Evaluación

Actividad: 8 Producto: Texto. Puntaje:

Saberes


Integra los conceptos relativos a

la Química.

Expresa por escrito la relación de

los conceptos.

Se percata de la necesidad de

integrar los conocimientos

estudiados.

Evita errores en su redacción.

Autoevaluación


docente

Con los términos contenidos en la siguiente elipse, escribe un texto donde expliques la

relación entre ellos.

Actividad: 8

Sociedad Materia Productos

Energía Química Método

científico

Experimentación Calidad de vida

Contaminación

Comprende la interrelación de la materia y la energía.


Establece la relación que existe entre las propiedades de la materia y los cambios que se

dan en ella por efectos de la energía. Asimismo, valora los beneficios y riesgos que tiene

utilizar la energía en su vida cotidiana y el medio ambiente.





gráficas.





fenómenos.



información.









reflexiva.




38 COMPRENDE LA INTERRELACIÓN DE LA MATERIA Y LA ENERGÍA.

Átomo, Partícula elemental, Materia, Sustancia, Cuerpo, Molécula,

Secuencia didáctica 1.

Características y manifestaciones de la materia.

Inicio

Evaluación

Actividad: 1 Producto: Completar diagrama. Puntaje:

Saberes


Identifica los conceptos

relacionados con la materia.

Ordena conceptos relativos a la

divisibilidad de la materia.

Muestra seguridad al ordenar

conceptos.

Autoevaluación


docente

Divisibilidad de la materia

A continuación te presentamos conceptos relacionados a la divisibilidad de la materia,

ordénalos adecuadamente en la figura, siguiendo el orden propuesto. (De mayor a menor o

de lo general a lo particular)

____________ Cuerpo ____________ _____________ _____________Partícula

elemental

Actividad: 1

39 BLOQUE 2

Desarrollo

Concepto de materia.

Si se busca su definición, por ejemplo, en el Diccionario de la Real Academia Española,

encontraremos: “Realidad primaria de la que están hechas las cosas”, “Realidad espacial

y perceptible por los sentidos, que, con la energía, constituye el mundo físico”.

Gracias a los sentidos; el hombre está en contacto con la materia. Así, a través de la vista

captamos sombras y colores; por el olfato, olores; por el gusto, sabores; por el oído,

sonidos; y por el tacto, texturas. Cada una de estas cualidades que captamos con los

sentidos son manifestaciones de la materia, de tal modo que es materia lo que se puede

ver, tocar, oír, oler o saborear. Puedes pensar en toda la materia que te rodea, como

plásticos, vidrios, sal, azúcar, metales, madera, gasolina, telas, agua, oxígeno, gas

doméstico, etcétera. No obstante, es indudable que hay algunos tipos de materia que no pueden captarse fácilmente

por medio de los sentidos, por lo que se ha necesitado de la ayuda de algún artefacto que los haga evidente.

En la física clásica, los científicos consideraban a la materia y a la energía como entidades diferentes y relacionadas

de manera externa. Actualmente, la física cuántica ha demostrado que es posible transformar la materia en energía y

viceversa, lo cual ha en su momento originó una revolución en el pensamiento y en la forma de entender nuestro

mundo. La famosa ecuación de Albert Einstein, E=mc2,

nos habla de la interconversión de masa y energía asociadas

con la velocidad de la luz al cuadrado.

La naturaleza existe y se manifiesta de dos maneras; como materia o como energía.

Todas las cosas y objetos que se encuentran en nuestro entorno están hechas de materia y cada una es diferente, por

lo tanto la pregunta sería: ¿Qué criterios o aspectos emplea la Química para estudiar la materia?

Los químicos distinguen varias clases de materia según su composición y propiedades.

Algunos ejemplos de acuerdo a la composición son las mezclas, las sustancias puras,

los elementos y los compuestos, así como los átomos y las moléculas.

Todo el material del que están hechas las cosas se forma de sustancias, que se

encuentran generalmente mezcladas entre sí, y en muy pocas ocasiones aparecen en

forma pura. La materia se puede caracterizar a partir de sus propiedades y

composición.

Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias en la cual las sustancias conservan sus propiedades

características. Algunos ejemplos son el aire, las bebidas gaseosas, la leche y el cemento. Las mezclas no tienen una

composición constante, por lo tanto, las muestras de aire tomadas de varias ciudades probablemente tendrán una

composición distinta debido a sus diferencias en altitud, contaminación, vegetación, etcétera.

Necesitas leer

este texto,

para resolver

la actividad 2


Las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas. Cuando una cucharada de azúcar se disuelve en agua,

obtenemos una mezcla homogénea, es decir, la composición de la mezcla es la misma en toda la disolución. Sin

embargo, si se juntan arena y virutas de hierro permanecerán como tales, este tipo de mezcla se conoce como

mezcla heterogénea debido a que su composición no es uniforme.

Cualquier mezcla, ya sea homogénea o heterogénea, se puede formar y separar en sus componentes puros por

medios físicos sin cambiar la identidad de dichos componentes. Así, el azúcar se puede separar de la mezcla de

azúcar y agua calentando y evaporando el agua hasta la sequedad. Si se condensa el vapor de agua liberado, es

posible obtener el componente agua. Para separar los componentes de la mezcla de hierro y arena, podemos utilizar

un imán para recuperar las virutas de hierro, ya que el imán no atrae a la arena. Después de la separación, se

recuperan los componentes tal como ingresaron a la mezcla.

Una sustancia pura es una forma de materia que tiene una composición constante o definida y con propiedades

distintivas. Algunos ejemplos son el agua, el amoniaco, el azúcar, el oro y el oxígeno. Difieren entre sí en su

composición y pueden ser identificadas por su apariencia, olor, sabor y otras propiedades manifiestas.

Las sustancias puras pueden ser elementos o compuestos. Un elemento es una sustancia que no se puede separar

en sustancias más simples por medios químicos ordinarios. La tabla periódica reporta los elementos químicos

conocidos. Hasta la fecha se han identificado 118 elementos, los químicos representan a los elementos con símbolos

de una o dos letras, la primera letra siempre es una mayúscula la siguiente es siempre minúscula. Por ejemplo, Co es

el símbolo del elemento cobalto, en tanto CO es la fórmula de la molécula del compuesto monóxido de carbono. La

mayoría de los elementos pueden interactuar con uno o más elementos para formar compuestos. Por ejemplo, el

agua se puede formar por combustión del gas hidrógeno en presencia del gas oxígeno.

El agua tiene propiedades muy diferentes de aquellas de los elementos

que le dieron origen; está formada por dos partes de hidrógeno y una

parte de oxígeno. Esta composición no cambia, sin importar si proviene

de un grifo de Estados Unidos, de un lago de Mongolia o de las capas de

hielo de Marte. En consecuencia el agua es un compuesto, es decir, una

sustancia formada por átomos de dos o más elementos unidos

químicamente en proporciones definidas. A diferencia de las mezclas, los

compuestos sólo pueden separarse por medios químicos en sus

componentes puros.

41 BLOQUE 2

Actividad: 2

Encierra en un círculo las opciones que constituyen un ejemplo de materia. (Pueden ser más de una)

a) Oro b) Amor c) Aire d) Fuego e) Gasolina f) Belleza g) Manzana h) Espíritu

Lee con atención los siguientes reactivos y anota dentro del paréntesis la letra que da la respuesta correcta.

( ) Las partículas que forman la materia están:

a) Tan juntas las unas a otras que no dejan espacios vacíos. Forman un todo continuo.

b) Separadas unas de las otras, por lo tanto, forman un todo discontinuo.

c) Tan juntas que es imposible separarlas.

( ) Cuando un ser vivo se muere...

a) Todas las partículas que forman su materia dejan de moverse.

b) Algunas de las partículas quedan en reposo.

c) Las partículas que formaban la materia viva continúan en estado de agitación en el cuerpo muerto y en la

materia en la que se transformará el cadáver.

De la siguiente lista de materiales identifica si corresponde a un elemento, compuesto, mezcla homogénea o

mezcla heterogénea; si desconoces algún concepto investígalo en un diccionario.

Material Tipo: Elemento/Compuesto/Mezcla

Ensalada de verduras

Ácido acetilsalicílico

Acetona Compuesto

Bebida gaseosa

Leche

Carbono

Acido clorhídrico

Tableta de aspirina

Puré de papas

Vidrio

Gas para cocinar

Perfume

Jabón en polvo

Resuelve la siguiente batería de reactivos.


Evaluación

Actividad: 2 Producto: Batería de reactivos. Puntaje:

Saberes


Comprende la clasificación de la

materia.

Aplica la clasificación de la

materia a materiales cotidianos.

Se percata de la importancia del

conocimiento del lenguaje

químico, para el desarrollo del

curso.

Autoevaluación


docente


Discutan la validez de las siguientes afirmaciones. Anoten las conclusiones.

Todo objeto es material.

Cuerpos iguales están constituidos por igual clase de materia.

Cuerpos diferentes están constituidos por diferente clase de materia.

La misma clase de materia puede constituir objetos iguales o diferentes.

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Escribe algunas frases que muestren tu comprensión sobre los conceptos (menciona ejemplos):

Objeto:_____________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Sustancia:__________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

43 BLOQUE 2

Propiedades de la materia.

La materia está formada por sustancias, cada una de las cuales tiene sus

características propias que le dan su identidad y que las hacen diferentes una de otras.

Toda sustancia presenta un conjunto de características que nos permiten reconocerla y

distinguirla de las demás sustancias. Estas características reciben el nombre de

propiedades y pueden clasificarse en propiedades físicas y propiedades químicas,

intensivas o extensivas.

La observación (determinación) de las propiedades permite distinguir los tipos de

materia. Hay diferentes instrumentos que nos permiten medir las propiedades de una

sustancia: con la cinta métrica se miden longitudes, en tanto que con la bureta, la

pipeta, la probeta y el matraz volumétrico se miden volúmenes; con la balanza se

mide la masa, y con el termómetro, la temperatura. Estos instrumentos permiten hacer

mediciones de propiedades macroscópicas, es decir, que pueden ser determinadas

directamente. Las propiedades microscópicas, a escala atómica o molecular, deben

ser determinadas por un método indirecto, la mayoría de las propiedades se

determinan indirectamente.

Las propiedades pueden emplearse para identificar una sustancia pura, para separar

una sustancia de otras cuando se encuentra en una mezcla y determinar la cantidad

de una de las sustancias en la mezcla.

Las propiedades extensivas son aquellas características de la materia que dependen

de la cantidad de masa que el cuerpo posee, los valores de una misma propiedad

extensiva se pueden sumar. El espacio que ocupan dos bebidas de 600 ml será la suma de esta propiedad llamada

volumen; algunos ejemplos son los siguientes:

Masa: cantidad de materia contenida en los objetos.

Inercia: propiedad de los cuerpos de mantener su estado de reposo o de movimiento

hasta que una fuerza externa los obligue a cambiar.

Peso: fuerza que ejerza la gravedad sobre el objeto.

Impenetrabilidad: resistencia que opone un objeto a que otro ocupe simultáneamente

su lugar, es decir, dos cuerpos no pueden ocupar el mismo espacio al mismo tiempo.

Volumen o extensión: espacio que ocupa un objeto.

Cuerpos iguales pueden estar

formados por sustancias distintas.

Propiedades de la materia

Generales Especificas

Físicas Químicas

Extensiva

Intensiva

¿Cómo lo explicas?

Una sonda espacial

que en la Tierra tiene un

peso de 800 kilos al

estar en Marte su peso

es de 303.2 kg y si se

ubica en Júpiter su

peso será 2026.4 kg.

http://science.nasa.gov/newhome/headlines/images/galileo/flyby_big.gif


Por su parte, el valor de las propiedades intensivas o específicas no dependen de la

cantidad de masa que posee un objeto, sino que corresponden a una sustancia

determinada y sirven para identificarla y distinguirla de las demás, por ejemplo, densidad,

punto de fusión, punto de ebullición, solubilidad, etc. La temperatura es también una

propiedad intensiva. Supóngase que se tienen dos recipientes de agua a la misma

temperatura; si se mezclan en un recipiente grande la temperatura de esta mayor

cantidad de agua será la misma que la del agua de los recipientes separados. A

diferencia de la masa, la longitud y el volumen, la temperatura y otras propiedades

intensivas no se suman.

Las propiedades físicas son aquellas que se manifiestan cuando no hay

transformación en la estructura interna de la materia. Es decir, tienen que ver con el

aspecto de las sustancias y con su comportamiento físico, una propiedad física se

puede medir, observar y manifestar sin que cambie la composición o identidad de

la sustancia.

Dentro de las propiedades físicas se incluyen las organolépticas, que son las

propiedades que se distinguen con los órganos de los sentidos, como son: olor,

color, sabor, textura, brillo. Otras propiedades físicas de un cuerpo son: densidad,

punto de fusión, temperatura de ebullición, masa, solubilidad, conductividad,

etcétera. , otras se manifiestan en los cambios físicos, como son: ebullición,

condensación, fundición, solidificación, cristalización, sublimación, etc.

Las propiedades químicas, en cambio, describen la capacidad que tiene una

sustancia para transformarse, es decir, para formar otras mediante reacciones

químicas, por ello sólo puede determinase alterando su estructura interna; en la

mayoría de los casos, requiere de una segunda sustancia para que se lleve a cabo. En otras palabras, las

propiedades químicas no pueden ser determinadas simplemente por ver o tocar la sustancia, la estructura interna

debe ser afectada para que sus propiedades químicas sean manifiestas.

Algunos cambios causados por la observación de las propiedades químicas no son tan radicales ni tan irreversibles

como los provocados por la combustión. Por ejemplo, la hidratación es la reacción que ocurre cuando se determina,

en una sustancia, la propiedad de incorporar moléculas de agua a su estructura para formar otra sustancia. Este

proceso algunas veces puede revertirse: se restablece la sustancia original y se recuperan las moléculas de agua.

Las propiedades químicas pueden ser usadas para crear clasificaciones de los químicos. Algunos ejemplos de estas

propiedades son: electronegatividad, potencial de ionización, pH, reactividad, calor de combustión, entalpía de

formación, inflamabilidad, estado de oxidación, reducción y oxidación.

Elasticidad muscular

Aerogel

Nuevos materiales.

Nanotubos

Semiconductores

Biocompatibles

Cristal líquido

Superconductores

Plasma

Nanoesferas

Supersólidos

http://wapedia.mobi/es/Estructura_qu%C3%ADmica

45 BLOQUE 2

Clasificación de algunas propiedades del Hidróxido de Sodio.

Propiedad de la muestra de NaOH Física o Química Extensiva o Intensiva

Es sólida Física Intensiva

Es blanca Física Intensiva

Inolora Física Intensiva

Soluble en agua y en alcohol Física Intensiva

Se disuelve, con desprendimiento de

calor en el HCl diluido Química Intensiva

La densidad es 2.13 gr/ml Física Intensiva

Su punto de fusión es 323°C Física Intensiva

No es combustible Química Intensiva

Lee con atención el siguiente texto:

El benzoato de sodio polvo blanco, inodoro, cristalino o granular; con sabor astringente; soluble en agua y en alcohol.

Se obtiene al neutralizar ácido benzóico con solución de bicarbonato sódico, la solución se filtra, se concentra y se

deja cristalizar. También es combustible, poco tóxico. Punto de fusión: por encima de 300°C. Densidad relativa 1,44

gr/ml.

Su uso en alimentos está limitado al 0.1 %. Su almacenamiento se debe hacer en lugares frescos lejos de fuentes de

calor o chispas. Comercialmente algunos de sus usos son: conservación de alimentos, antiséptico, medicina,

preparaciones farmacéuticas, intermedio para la fabricación de colorantes, inhibidor de la herrumbre y el moho.

Actividad: 3

Hidróxido de sodio

(escamas)

Benzoato de sodio

Propiedades Física o Química Extensiva o Intensiva

Combustible Química Intensiva

Con base en la información leída, identifica las propiedades y completa la siguiente tabla;

anotando las propiedades del benzoato de sodio mencionadas en el texto:

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:SodiumHydroxide.jpg



Porosidad □ Punto de ebullición □

Volumen □ Densidad □

Temperatura de fusión □ Energía potencial □

Longitud □ Sabor □

Energía cinética □ Combustibilidad □

Observa atentamente los objetos/cuerpos que se encuentran en tu salón de clase/escuela/casa y anota cinco

de ellos en la tabla, señala con una X las características que presenta cada uno. Una vez que hayas realizado

lo anterior, tacha con marcatexto o colorea las características o propiedades comunes a todos los

cuerpos/objetos.

Característica/propiedad

Objetos

Cloralex Pintarrón

Corteza

de un

árbol

Lámpara Gasolina

Ocupan un lugar en el espacio

Son rugosos

Son tóxicos

Presentan brillo

Emiten luz

Color

Solubles en agua

Son inflamables

Tienen masa

Son resistentes (dureza)

Anota en el cuadro una E si la propiedad es extensiva y una I si la propiedad es intensiva.

47 BLOQUE 2

Estados de Agregación de la Materia.

No obstante que a nuestros sentidos la materia se presenta como continua, en

realidad es discontinua; es decir, está compuesta por pequeñísimas partículas.

Cuando se habla de estados de agregación, nos referimos a la manera en que las

partículas que constituyen a la materia se unen o se agregan unas a otras, así es

como se forman los objetos que nos rodean.

La unión entre las partículas se presenta de muy diversas maneras, ya que pueden estar:

Muy unidas.

A distancia media.

Muy separadas unas de otras.

Si observas a tu alrededor te darás cuenta de que existe materia en tres estados básicos, uno

que es el estado sólido como el cuaderno donde escribes, el lápiz o pluma con qué lo haces, el

estado líquido como el agua que bebes; y el estado gaseoso como el aire o el oxígeno que

necesitas respirar.

Evaluación


Saberes


Reconoce las propiedades

de la materia.

Distingue las propiedades de la

materia en objetos cotidianos.

Se interesa por atender lo

referente a las propiedades de los

materiales.

Autoevaluación


docente

¿En cuántos estados se presenta la materia? ¿Cuáles son?

Cristal de cloruro de

sodio.


A fines del siglo XIX que se propuso la teoría cinético - molecular, la cual establece que la energía y el movimiento

están relacionados con el comportamiento de las moléculas y explica las propiedades de los estados de la materia.

Los postulados de la teoría cinética molecular son:

La materia está constituida por pequeñas partículas.

Las partículas se encuentran en constante movimiento el cual depende de la energía cinética y determina la

temperatura del cuerpo.

Las partículas interactúan ente sí, interviniendo fuerzas de atracción (cohesión) y separación (repulsión) entre

ellas.

Cada uno de los estados de agregación de la materia, presenta características muy particulares que permiten

diferenciar a uno de los otros, estas mismas características pueden servir para definirlos:

Sólido: Es un estado en el cual la materia presenta forma y volumen definido y no se puede comprimir.

Las partículas se encuentran en un ordenamiento cristalino y geométrico; cada una de ellas vibra en su

lugar y las fuerzas de atracción son fuertes.

Líquido: En este estado la materia adopta la forma del recipiente que la contiene y al igual que los sólidos no se

puede comprimir, además de presentar volumen definido. Las partículas se encuentran relativamente separadas, pero

conservan cierta cohesión o interacción.

Gaseoso: En este estado la materia no tiene forma ni volumen definido ya que adopta la forma y

el volumen del recipiente que la contiene, además de que en este estado la materia se puede

comprimir. Presenta gran separación entre sus partículas, cada una de ellas se mueve a grandes

velocidades y choca con las demás, de tal manera que no se pierde ni se gana energía (a esto

se le conoce como choques perfectamente elásticos). Las fuerzas de atracción entre sus

moléculas son prácticamente nulas.

Plasma: Estado de la materia, generalmente gaseoso, en el que algunos o todos los átomos o moléculas están

separadas en forma de iones. Este estado de la materia no se presenta bajo condiciones normales de presión y

temperatura, se forma a temperatura muy elevada, cuando la materia absorbe energía y se separa formando iones

positivos y electrones, o en algunas ocasiones núcleos atómicos y electrones libres; por lo que es un excelente

conductor.

Es la forma más común de la materia en el Universo, pero la menos común en la Tierra.

En la Tierra, los plasmas naturales los encontramos en rayos durante una tormenta y en

las capas superiores de la atmósfera, donde se produce el fenómeno denominado

aurora.

Los plasmas pueden crearse aplicando un campo eléctrico a un gas a baja presión,

como en los tubos fluorescentes o de neón (lámparas). Estos plasmas producidos

artificialmente, aún cuando se les llame así no tienen las características del plasma que

se encuentra en el universo, pero sí son conductores; por ejemplo, el que encontramos

en las pantallas planas de televisión (tv plasma).

49 BLOQUE 2

Evaluación

Actividad: 4 Producto: a) Dibujo, b) Tabla. Puntaje:

Saberes


Caracteriza los estados

de agregación de la

materia.

Representa gráficamente la

organización de las partículas, de

productos de uso cotidiano.

Indica el estado de agregación de

objetos o sustancias cotidianas.

Se da cuenta del grado de

comprensión, que al momento tiene

sobre el tema.

Autoevaluación C MC NC Calificación otorgada por el

docente

Actividad: 4

Objetos y sustancias Elemento/Compuesto/mezcla Estado de agregación

El CO2 que exhalamos

Ensalada de frutas

El nitrógeno atmosférico

Una tableta de aspirina

Cappuccino frappé

Un anillo de graduación

La materia del Sol

Talco

Una vez revisado el tema “estados de agregación”, resuelve lo siguiente:

Representa con un dibujo sobre cómo están organizadas las moléculas en:

a) Un refresco formado por agua, azúcar y dióxido de carbono.

b) El aire que existe en una habitación.

c) En un terrón de azúcar

Refresco Aire Azúcar

Anota en los renglones: si el objeto que se presenta corresponde a una mezcla o a una

sustancia pura (elemento o compuesto) y en qué estado de agregación molecular se

encuentra.


Cambios de estado.

Al observar la naturaleza, es evidente que no todas las sustancias se

presentan en el mismo estado de agregación: se pueden ver algunas en

estado sólido, otras en estado líquido y otras en estado gaseoso. Algunas

llegan a cambiar ante nuestros ojos de manera espontánea, como el agua

que se evapora para formar nubes y, después de algunos cambios

significativos en su temperatura, se condensa y regresa a su estado

líquido. Si las condiciones climáticas lo permiten, se efectuará el cambio

de líquido a sólido, en forma de hielo.

La materia cambia de un estado a otro por efecto de la temperatura y presión. El aumento en la

temperatura puede provocar que las moléculas se muevan con mayor velocidad, esto hace que se

separen y cambien posiblemente a un estado líquido o gaseoso, el aumento en la presión produce

el efecto contrario y provoca que se acerquen más las moléculas. El siguiente esquema presenta

sintéticamente los cambios de estado.

Cambios de estado de la materia

Evapora

ció

nC

ondensació

n

Sublim

ació

n

Deposic

ión

Solidificación

Fusión

Gas

Líquido Sólido

¿Qué se necesita para

que la materia cambie

de un estado de

agregación a otro?

Sitio Web recomendado:

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/

materiales/estados/cambios.htm

51 BLOQUE 2

Evaluación

Actividad: 5 Producto: Tabla de datos. Puntaje:

Saberes


Reconoce los cambios de estado

de la materia.

Ejemplifica los cambios de

estado, aplicados a las

transformaciones ocurridas en su

entorno.

Practica la observación, en forma

metódica.

Autoevaluación


docente

Actividad: 5

Identifica el cambio de estado de agregación de cada ejemplo y su causa. Registra tu

respuesta en la siguiente tabla escribiendo el cambio de estado que se lleva a cabo y el

factor que origina dicho cambio en los siguientes ejemplos:

Ejemplos Cambio de estado Factor que lo origina

El desgaste de una pastilla desodorante

para sanitario.

La cera de una vela que se enfría

El espejo se empaña si respiramos

sobre él

La formación de escarcha

Al sacar una botella del congelador esta

se cubre de agua

La ropa mojada se seca al sol

La vaporización de cristales de iodo

La formación de rocío durante la noche

Anota cinco o más ejemplos:


Cambios de la materia.

La naturaleza nos proporciona día a día múltiples ejemplos de cambio; la descomposición de un alimento, la

maduración de los frutos, el marchitamiento de las flores, la combustión de la madera, la fusión del hielo, la oxidación

de los metales, el cambio de color de las hojas, etc. son cambios de la materia que nos demuestran que ésta se

transforma continuamente.

Siempre que una sustancia cambia, alguna forma de energía interviene; un cambio es una conversión de la materia,

de una a otra forma distinta, debido a su interacción con la energía. A los cambios que se presentan en la materia

también se les conoce como fenómenos y pueden ser de tres tipos: físicos, químicos y nucleares.

Físicos. Se presentan cuando la materia cambia de forma, tamaño, estado de agregación etc. ejemplo:

evaporación del agua, fusión del hielo, estiramiento de una liga, lijado de la madera, trituración de una

piedra, es decir, todos aquellos cambios que no alteran la estructura interna de la materia y por lo tanto

no se forman nuevas sustancias. Estas modificaciones o fenómenos físicos desaparecen al cesar la

causa que los origina y en su mayoría son reversibles.

Químicos. Se presentan cuando se forma una nueva sustancia con propiedades distintas por

ejemplo: descomposición de la carne, maduración de los frutos, combustión de la madera; es

decir aquellos cambios que alteran la estructura de la materia. Durante una reacción química

se alteran la estructura y composición de la materia; a partir de sustancias iniciales se obtienen

otras distintas. Generalmente se dice que son cambios irreversibles, pero en algunos casos se

puede volver a las sustancias iniciales, es decir, es reversible.

Nucleares. Se presentan cuando se modifica la constitución del núcleo atómico. Al proceso

en el que cambió el núcleo se le llama reacción nuclear; el calor que producen es un millón

de veces mayor que el de una reacción química. Estos cambios no son fácilmente

observables y se presentan cuando en el sol, el hidrógeno se transforma en helio, en las

plantas nucleares y en los elementos radiactivos, a través de procesos conocidos como

fisión nuclear (división de núcleos) o fusión nuclear (unión de núcleos).

53 BLOQUE 2

Actividad: 6

Cierre

Escribe en el paréntesis la(s) letra(s) que correspondan de acuerdo a la clave mostrada a

continuación, puedes emplear más de una respuesta para cada ejemplo.

Opciones:

E Elemento PF Propiedad física

C Compuesto PQ Propiedad química

MH Mezcla homogénea CF Cambio físico

MHT Mezcla heterogénea CQ Cambio químico

CE Cambio de estado S Sólido

L Líquido G Gaseoso

CN Cambio nuclear

Ejemplos:

( ) Ensalada de frutas ( ) Cloruro de sodio

( ) Grafito es de color gris ( ) Reacción entre el H y el O

( ) Fotosíntesis ( ) Preparación de un pastel

( ) Explosión de una bomba atómica ( ) Coloración de una tela

( ) Oxidación de un metal ( ) Mercurio de un termómetro

( ) Elaboración de un yogurt ( ) Petróleo

( ) Densidad del agua ( ) Bronce

( ) Alambre de cobre ( ) Shampoo

( ) Una limonada ( ) Encender el motor de un auto

( ) Leche ( ) Transformación de H en He en el Sol


Evaluación

Actividad: 6 Producto: Reactivos. Puntaje:

Saberes


Reconoce las propiedades

y cambios de la materia.

Distingue las propiedades y

cambios de las sustancias, en

materiales cotidianos.

Se interesa por las manifestaciones y

característica de los objetos y sustancias

de su entorno.

Asume el uso adecuado de los términos

estudiados.

Autoevaluación


docente


A continuación se presenta el análisis de agua de un manglar.

Clasifica los diferentes materiales encontrados en elementos, compuestos y mezclas.

Análisis químico

Agua de El Manglar

Materiales presentes en un litro de agua:

Salinidad: 28 gramos de sales disueltas en un litro de agua. Se

detectaron: cloruro de sodio, cloruro de potasio y cloruro de magnesio,

carbonato de calcio y sulfato de sodio.

Gases disueltos: oxígeno y dióxido de carbono

Residuos: mercurio y plomo.

55 BLOQUE 2


Características y manifestaciones de la energía.

Inicio

Evaluación

Actividad: 1 Producto: Pregunta de respuesta

estructurada. Puntaje:

Saberes


Relaciona a la energía

involucrada en los cambios

de las sustancias.

Explica la relación de materia y energía

en los cambios, en sustancias

conocidas.

Practica la integración de los conceptos.

Se percata de la relación de los

temas estudiados.

Autoevaluación


docente

Actividad: 1

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Con base en lo ocurrido en la combinación de limpiador de horno con agua, explica la

relación entre materia y energía. (Esta actividad se realizó en el bloque 1).


Todo aquello que tiene capacidad para realizar un trabajo.

Desarrollo

Para contestar estas preguntas definiremos primeramente a la energía como:

Otra de las definiciones sobre energía señala que es la propiedad por la cual todo cuerpo o

sistema material puede transformarse, modificando su estado o posición, así como actuar

sobre otros originando en ellos procesos de transformación.

La energía existe en varias formas, pero todas ellas pueden clasificarse en dos tipos: potencial y

cinética.

La energía potencial es la que tienen los objetos debido a su posición. Pertenecen a esta

categoría la energía química y la nuclear. Otros ejemplos de energía potencial son: la que tiene el agua almacenada en

una presa y la de un resorte comprimido o estirado.

La energía cinética es la que tienen los cuerpos debido al movimiento. Pertenecen a esta categoría: la energía eléctrica

(movimiento de electrones), la energía calorífica (movimiento de moléculas), la energía luminosa (movimiento de ondas

electromagnéticas) y la energía mecánica (movimiento de las piezas de una máquina).

En todos los cambios que tiene la materia se libera o se absorbe energía. Generalmente, los cambios físicos involucran

cantidades de energía más pequeños, en tanto que en algunos cambios químicos fluyen grandes cantidades de energía.

Así como la materia sufre cambios continuos, la energía en la naturaleza también se transforma de una forma a otra, como

lo muestra el siguiente esquema.

¿Por qué se habla tan

recurrentemente de utilizar

energías limpias?

¿Es posible utilizar al viento para

producir energía eléctrica?

¿Cuál es la opción más

eficiente para producir

energía?

57 BLOQUE 2

La materia y la energía no se crean ni se destruyen y pueden transformarse una en la otra,

de tal forma que la cantidad de energía y materia existentes en el universo, en la actualidad

es la misma que existía al inicio de éste.

Antes de 1905 se pensaba que la materia y la energía eran dos cosas totalmente distintas. Albert Einstein estableció, mediante su muy conocida ecuación E=mc

2

,

que la materia y la energía son dos cosas que se pueden transformar una en la otra,

es decir, que la energía se transforma en materia y viceversa, uniendo de esta

manera las dos leyes existentes, una sobre la conservación de la materia y la otra

que habla acerca de la conservación de la energía, en una sola ley cuyo enunciado

establece que:

En la actualidad demostrar esta ley resulta difícil, ya que se requieren aparatos de medición muy precisos y que

puedan detectar estas transformaciones de materia en energía y de energía en materia. En la actualidad la materia se

transforma la energía en los cambios nucleares.


Actividad: 2

La energía de una cucharada de miel: __________________________

La energía de un balón en movimiento: _________________________

Una resortera lista para disparar: ______________________________

El viento de un tornado: ______________________________________

Una pila de celular: __________________________________________

Después de discutir en equipo, indiquen las transformaciones que sufre la energía en cada uno de los

siguientes casos

Ejemplo:

Al encender una lámpara de baterías:

Química, eléctrica, lumínica y calorífica

De la energía hidráulica de una presa hasta la energía luminosa en una lámpara.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

De la energía solar hasta la energía consumida por una persona al caminar.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

De la energía química del petróleo hasta energía cinética de un auto en movimiento.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

De la energía química del gas natural en una termoeléctrica hasta la energía calorífica de los alimentos calentados en

un microondas.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Contesta al final del enunciado, si se refiere a la energía potencial o cinética.

59 BLOQUE 2

Evaluación


Saberes


Reconoce los tipos de energía.

Distingue los tipos y

transformaciones de la energía en

procesos cotidianos.

Este atento a la presencia de

diversos tipos de energía en el

entorno, sus características e

interrelación.

Coevaluación


docente

Beneficios y riesgos en su consumo

La primera forma de energía que utilizó el hombre, aparte de la de su propio cuerpo, fue

el calor del sol en forma directa para secar prendas de vestir para calentarse en las

épocas de frío y desecar alimentos para su mayor conservación. Otra forma de energía

que el hombre ha utilizado desde tiempos inmemorables fue el fuego, para darse calor,

cocinar alimentos, pulir las puntas de sus lanzas. Posteriormente utilizó la energía del

viento y las corrientes para mover barcos.

Actualmente la energía que mueve al mundo principalmente son los combustibles

fósiles, tales como el petróleo, carbón mineral o hulla y el gas natural, los cuales se

prevé se extinguirán en los próximos años.

El hombre ha tenido que pagar un alto costo por el consumo de combustibles fósiles, ya que la combustión de éstos

libera gases contaminantes como el dióxido de carbono, el cual participa activamente en el calentamiento global del

planeta (efecto invernadero) y óxido de nitrógeno y azufre los cuales son causantes de la lluvia ácida, del smog, etc.

Otra fuente de energía que se utiliza actualmente es la energía por fisión nuclear, la cual a pesar de haber participado

en accidentes de plantas termonucleares causando contaminación radioactiva, se sigue considerando como una

alternativa para el futuro.

Energías limpias o no contaminantes.

Ante la inminente desaparición de los combustibles fósiles, los graves problemas de

contaminación y deterioro ambiental ocasionado por el uso de estos energéticos, y la

cada vez mayor demanda de energía de nuestra época y del futuro, el hombre se ha

visto en la necesidad de buscar y desarrollar nuevas formas o fuentes de energía, que

le permitan obtener la energía eléctrica suficiente para las necesidades del hogar y de

la industria sin afectar los ecosistemas.

Entre las fuentes de energía que se encuentran alternando con los combustibles

fósiles, están la energía solar, energía hidráulica, energía nuclear, las cuales presentan

ventajas y desventajas. También se están desarrollando tecnologías para utilizar como

combustibles del futuro al hidrógeno y al metano obtenido de la biomasa y al alcohol

obtenido por fermentación; pronto, en nuestro medio, se estarán usando

biocombustibles.

Asimismo, se desarrolla la tecnología para que los automóviles utilicen la energía solar

y la energía química de celdas o baterías.


Cierre

Actividad: 3

Fuente

energética Origen Ventajas Desventajas

Combustibles

fósiles

Energía solar

Energía eólica

Biomasa

Energía

mareomotriz

Energía nuclear

Geotérmica

Hidrógeno

Biocombustibles

Después de investigar en diversas fuentes de información, selecciona la información

más adecuada y lee sobre las diferentes fuentes de energía. Trabajando en equipo

determinen las ventajas y desventajas en la aplicación de cada una de ellas y

completen la siguiente tabla.

61 BLOQUE 2

Evaluación

Actividad: 3 Producto: Reporte escrito de

investigación. Puntaje:

Saberes


Distingue entre las fuentes de

energías limpias y las

contaminantes.

Reporta por escrito las fuentes,

ventajas y desventajas del uso de

los diferentes tipos de energías.

Valora los beneficios y riesgos en

el consumo de la energía.

Autoevaluación


docente

Actividad: 4

Una familia formada por mamá, papá y un hijo de 4 años, utiliza una Hummer para su transporte en la ciudad.

En la compra de dos manzanas y tres peras, éstas son empacadas en bolsas de plástico por separado.

En un kínder se trabajan todos los ejercicios de pintado en hojas de segundo uso.

Las lámparas de jardín de la casa de tus abuelos permanecen encendidas toda la noche.

En tu cuarto tienes adornos luminosos que constantemente están encendidos.

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Lee atentamente los siguientes casos y escribe tu reflexión, indicando cuál de ellos

considera una actitud positiva o negativa. Argumenta tu respuesta.


Evaluación

Actividad: 4 Producto: Texto. Puntaje:

Saberes


Contrasta los diferentes

comportamientos ante el uso de

la materia y la energía.

Argumenta la importancia que

tienen las energías limpias en el

cuidado del ambiente.

Promueve el uso responsable de

la materia y energía.

Autoevaluación


docente


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Explica el modelo atómico actual y sus aplicaciones


Valora las aportaciones históricas de diversas teorías y modelos atómicos al describir la

estructura del átomo, reconocer sus propiedades nucleares y electrónicas, así como las

aplicaciones de los elementos radiactivos en su vida personal y social.





gráficas.





fenómenos.



información.









reflexiva.




64 EXPLICA EL MODELO ATÓMICO ACTUAL Y SUS APLICACIONES


Aportaciones históricas que contribuyeron al

establecimiento del modelo atómico actual.

Inicio

La conservación de la materia y el reciclaje.

¿Te has preguntado alguna vez qué les pasa a los átomos de todas las cosas que desechas? ¿A

dónde van los átomos cuando se incineran los desperdicios o se entierran en los campos? Como

acabas de aprender, los átomos no se crean ni se destruyen en los procesos químicos

cotidianos. De modo que, en cierta forma, no puedes deshacerte “del todo” de ninguna cosa.

Cuando los desperdicios se queman o se entierran en los campos, los átomos del desperdicio se

pueden combinar con oxígeno u otras sustancias para formar compuestos nuevos, pero no

desaparecen, lo que sucede con ellos es que se transforman. En los procesos naturales los

átomos no se destruyen, sino que se reciclan. Por ejemplo, el nitrógeno elemental de la

atmósfera se convierte en compuestos que se usan en la tierra y luego regresan a la atmósfera.

En años recientes, pequeñas poblaciones, grandes ciudades y estados enteros han descubierto

los beneficios de reciclar el papel, el plástico, el aluminio y el vidrio. Las etiquetas de muchos

empaques en los supermercados, cajas de cartón, tarjetas de felicitación y otros productos de

papel dicen: “Hecho con papel reciclado”. El desperdicio de aluminio se recicla fácilmente y se

convierte en nuevas latas de aluminio o en otros productos. ¿Has observado cómo brilla el

nuevo pavimento de las carreteras? El brillo es el resultado de la adición de vidrio reciclado al

material de pavimentación. Incluso se pueden incorporar llantas completas al asfalto para

pavimentar. Al reutilizar los átomos en la manufactura de materiales, imitamos a la naturaleza y

conservamos las fuentes naturales.

Adaptado de: Mi contacto con la química, Smooth. Mc Graw Hill.

65 BLOQUE 3

Evaluación


Saberes


Identifica a los átomos como la

partícula básica de la materia.

Obtiene respuestas a partir de la

lectura de comprensión. Practica con interés la lectura.

Autoevaluación


docente

Actividad: 1

¿Qué forma utiliza la naturaleza para deshacerse de los desperdicios? Señala la respuesta correcta.

a) Reciclar e incinerar

b) Transformar y enterrar

c) Incinerar y enterrar

d) Reciclar y transformar

¿Cuáles serán los beneficios de reciclar, a los que hace referencia el texto?

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“En los procesos naturales los átomos no se destruyen, sino que se reciclan. Por ejemplo, el nitrógeno elemental

de la atmósfera se convierte en compuestos que se usan en la tierra y luego regresan a la atmósfera.” Estos

enunciados del texto describen un proceso de reciclado natural. Explica otro ejemplo en las siguientes líneas.

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Utiliza el texto anterior de “La conservación de la materia y el reciclaje”, para contestar las

siguientes preguntas:


Demócrito

Desarrollo

La mayoría de los estudiantes de bachiller que comienzan un curso de química ya

creen en los átomos. Sin embargo, dudan cuando se les pide explicar esa creencia.

De acuerdo a la percepción sensorial los átomos no existen. El aire se siente como

un fluido continuo, no se siente como choques de partículas individuales de aire.

Como los sentidos hacen creer que la materia es continua, no debe de sorprender

que el debate de la existencia de los átomos se remonte hasta los antiguos griegos y

que continuara hasta muy avanzado el siglo XX.

Sólo hasta hace pocos años se ha podido disponer de pruebas directas de la

existencia de los átomos. Esto ha sido posible mediante el microscopio de barrido

por tunelaje o de barrido y filtración cuántica, desarrollado en la década de 1980.

Éste instrumento ha permitido, finalmente la observación y hasta la manipulación de

átomos individuales. Este microscopio es la base de una variedad de nuevos

microscopios como el de fuerza piezoeléctrica atómica.

¿Por qué es útil conocer la estructura del átomo? Simplemente porque las

propiedades de las sustancias están determinadas por el arreglo de los átomos y,

entendiendo su estructura, se puede conocer cómo se combinan en las reacciones químicas.

Emprendamos el estudio del átomo haciendo un viaje a través del tiempo, remontándonos a

aquellas teorías y experimentos que le dieron forma.

A la civilización griega se le debe el concepto filosófico de átomo. Hace más de 2000 años el filósofo

griego Demócrito, al observar la división de la materia y pensando en que no era posible una infinita

división, afirmó que al dividir la materia tendría que llegar a una última partícula, la cual ya no se

podría dividir, a ésta le llamo átomo, palabra que significa indivisible. Los filósofos griegos Son los

creadores de la teoría atomística de la materia; según esta:

Los cuerpos se componen de materia (lleno) y de vació (poros)

La materia o lo que conforma el lleno la constituyen partículas diminutas indivisibles llamadas por lo mismo

átomos, las cuales son homogéneas.

Los átomos son incorruptibles, es decir, eternos, impenetrables y existe en número infinito.

Las ideas de Demócrito, sin estar olvidadas completamente, cayeron en desuso durante más

de dos mil años, ya que Aristóteles, filósofo más reconocido, defendía el pensamiento de que

la materia es continua en lugar de pensar en que era discontinua. Mientras tanto, se

desarrollaron los principios de la química, se descubrieron nuevos elementos y se descubrieron

las leyes que gobiernan las transformaciones químicas, las leyes ponderales.

El estudio de las cantidades en las que diferentes sustancias participan en una reacción

química fue objeto de la atención de los primeros químicos Lavoisier, Proust(1754-1826),

Dalton (1766-1844) y Richter (1824-1898) enunciaron diferentes leyes que en conjunto se

conocen como leyes ponderales, que hacen referencia a las proporciones en masa,

características de las combinaciones químicas. Estas leyes fueron enunciadas en su

mayoría, antes de que se conociera un modelo atómico sobre la constitución de la materia.

Joseph Louis Proust

Antoine Laurent Lavoisier

El Microscopio de barrido por

tunelaje (STM por sus siglas en

inglés) fue desarrollado en 1981

por Gerd Benning y Heinrich

Rohrer en los laboratorios de IBM

de Zurich, Suiza. Ello les valió el

Premio Nobel de Física, en 1996.

Revista Digital Universitaria10 de julio de 2005 Vol.6, No.7 ISSN: 1607 - 6079Publicación mensual

67 BLOQUE 3

Símbolos y combinaciones de los

átomos de John Dalton

Ley de la conservación de la masa o principio de Lavoisier. (1789).

En toda reacción química considerada como sistema cerrado, la cantidad de sustancia que entra como reactivo

es igual a la cantidad de sustancia que sale como producto.

Ley de Richter o de las proporciones recíprocas. (1792).

Las masas de los elementos diferentes que se combinan con una misma cantidad de un tercer elemento, guardan

la misma relación que las masas de aquéllos elementos cuando se combinan entre sí.

Ley de Proust o de las proporciones definidas o constantes. (1801).

Cuando dos o más elementos se combinan para formar un compuesto lo hacen en una relación ponderal (o de

masas) fija y definida.

Cuando dos elementos se unen para formar más de un compuesto, la cantidad de un mismo elemento que se

combina con una cantidad fija del otro guarda una relación que corresponde a números enteros sencillos.

Ley de proporciones múltiples de Dalton. (1803).

Las cantidades de un mismo elemento que se unen con una cantidad fija de otro elemento para formar en cada caso

un compuesto distinto están en la relación de números enteros sencillos.

Leyes ponderales y la teoría atómica de Dalton.

En los 1803-1808, John Dalton retoma lo antes dicho por Demócrito y propuso su teoría

atómica para explicar estas leyes. Las ideas básicas de su teoría pueden resumirse en los

siguientes puntos:

La materia está formada de unas partículas indivisibles e inalterables, que se denominan

átomos. (actualmente, se sabe que los átomos sí pueden dividirse y alterarse)

Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos entre sí (presentan igual masa e

iguales propiedades). En la actualidad, se cuenta con el concepto de isótopos: que se refiere

a los átomos de un mismo elemento, que tienen distinta masa, y ésa es justamente la

característica que los diferencia entre sí.

Los átomos de distintos elementos tienen distinta masa y distintas propiedades.

Los compuestos se forman cuando los átomos se unen entre sí, en una relación constante y sencilla. Al suponer

que la relación numérica entre los átomos era la más sencilla posible, Dalton asigno al agua la fórmula HO, al

amoniaco la fórmula NH, etc. Los átomos no se pueden dividir, no existe una fracción de átomo.

El arreglo o acomodo de los átomos en los elementos o compuestos es definido y cuando ocurre un cambio

químico ese arreglo se hace de manera diferente.

La imagen del átomo expuesta por Dalton en su teoría atómica para explicar estas leyes es la de minúsculas

partículas esféricas, indivisibles e inmutables, iguales entre sí en cada elemento químico.

En los últimos años del siglos XIX, los trabajos científicos relacionados con descargas

eléctricas en gases contenidos en tubos de vidrio al vacío hicieron concluir que el

átomo indivisible propuesto por Dalton estaba en realidad constituido por partículas

subatómicas. Gracias al extenso desarrollo de la física de partículas subatómicas

durante el siglo XX, en la actualidad, se conoce una diversidad de partículas que

componen el átomo, de las cuales en este curso se abordarán: electrón, protón y

neutrón.

La electricidad desempeñó un papel importantísimo en la comprensión de la estructura

del átomo. Alessandro Volta (1745-1827), físico italiano conocido por sus trabajos

sobre la electricidad, inventó en 1800 lo que conocemos hoy como pila voltaica,

dispositivo que producía un flujo estable de energía. Otros investigadores utilizaron

este dispositivo en sus experimentos y lograron determinar el carácter eléctrico de la

materia y, por consecuencia, del átomo. Pero no fue sino hasta pasado un tiempo que

se pudo establecer con mayor precisión cuáles partículas intervenían en tales

propiedades.

John Dalton


Modelo atómico de

J. J. Thomson

Ernest Rutherford

Sir William Crookes

Después de John Dalton y principalmente a fines del siglo XIX, se realizaron descubrimientos muy

importantes:

Rayos catódicos. En 1875, Sir William Crookes, inventó el tubo de Crookes donde se visualizan

los rayos catódicos, estos rayos salen del cátodo(-) y se dirigen al ánodo (+).

Rayos X. En 1895, Wilhelm Conrad Röentgen, descubrió unas radiaciones

electromagnéticas que se producían cuando los rayos catódicos chocaban con un metal.

La longitud de onda de estas radiaciones es mil veces más pequeña que la luz visible,

pueden atravesar sustancias y no son desviadas a campos eléctricos o magnéticos.

Röetgen llamó a estas radiaciones rayos X.

Radiactividad. En el año de 1896, el físico francés Henri Becquerel al observar que una

placa fotográfica cubierta con una envoltura opaca se ennegrecía al colocar cerca de ella un

material llamado “pechblenda” (un compuesto de uranio), descubre la radiactividad.

Radiactividad es el nombre de la propiedad que tienen ciertas sustancias de emitir rayos

alfa, rayos beta y rayos gamma.

Rayos alfa ( ). Se manifiesta por la emisión de partícula alfa; hoy se sabe que la particula

alfa está formada por dos protones y dos neutrones y su carga es positiva, su tamaño es

equiparable al núcleo del helio.

Rayos( ). Son partículas que tienen una gran velocidad y su carga es negativa, se

descubrió que son electrones.

Rayos ( ). No son partículas, es un tipo de energía radiante, son semejantes a los rayos

X, pero con un mayor poder de penetración.

El electrón (primera partícula subatómica) y el modelo atómico de Thomson.

En 1897, el físico inglés Joseph John Thomson descubrió que

los rayos catódicos pueden ser desviados por un campo

magnético, y los consideró como partículas eléctricamente

negativas que existen en toda la materia y los llamó electrones;

Thompson destacó la naturaleza eléctrica de la materia. Para

1910, su modelo era el más aceptado, y se representaba como

una esfera de electricidad positiva cuyos electrones se

encontraban dispersos como pasas en un pastel. Su modelo era

estático, pues suponía que los electrones estaban en reposo

dentro del átomo y que el conjunto era eléctricamente neutro.

Posteriormente, el descubrimiento de nuevas partículas y los experimentos llevados a cabo

por Rutherford demostraron la parte equivocada de tales ideas.

69 BLOQUE 3

El protón (segunda partícula subatómica) y los rayos canales.

En 1886, Eugen Golstein (1850-1931) llevó a cabo un experimento con el tubo

de rayos catódicos donde colocó la placa del cátodo con perforaciones y se

percató de que existían electrones desplazándose hacia el ánodo, sin

embargo había otras partículas que salían disparadas hacia el lado contrario. A

estos rayos que atravesaban los cátodos en sentido contrario se les llamó

rayos canales. A las partículas detectadas en los rayos canales se les

denominó protones. En 1907 se estudiaron las desviaciones de estas

partículas en un campo magnético y se conoció que su masa era

aproximadamente un promedio de 1836 veces mayor que la de un electrón.

El modelo de Rutherford y el núcleo atómico.

En 1911 Ernest Rutherford trabajando en equipo con Ernest Mardensen y Hans Geiger utilizó

las partículas alfa (α) como proyectiles para sus investigaciones sobre la estructura de la

materia. Bombardeó una delgada lámina de oro con partículas α procedentes de materiales

radiactivos. Observó que, en su mayor parte, las partículas atravesaban la lámina sin sufrir

desviaciones y sólo una pequeña fracción era fuertemente desviada. Estos resultados eran

incompatibles con el modelo propuesto por Thomson.

Este modelo atómico propone que toda la carga positiva y la mayor parte de la masa del átomo estaban situadas en

el núcleo atómico y los electrones atraídos por fuerzas electrostáticas girarían en torno al núcleo describiendo órbitas

circulares de un modo semejante a como lo hacen los planetas en torno al Sol.

El modelo planetario de Rutherford, también llamado así por su semejanza con un diminuto sistema solar, consiguió

explicar los resultados obtenidos en la dispersión de partículas α por la lámina de oro. Según el modelo, la mayor

parte de las partículas α atraviesan los átomos metálicos sin chocar con el núcleo y la poca densidad de la envoltura

electrónica es una barrera despreciable para este tipo de partículas. Sólo en el caso poco probable de que el proyectil

encuentre un núcleo de oro en su camino retrocederá bruscamente debido a la mayor masa de éste.

Sin embargo, según la física clásica cuando una carga eléctrica está en movimiento, emite energía en forma de

radiación. Tal pérdida de energía haría que el átomo fuese inestable y los electrones acabarían precipitándose sobre

el núcleo en poco más de una millonésima de segundo. De ser así la materia debería ser completamente efímera.

Ésta es una de las fallas del modelo propuesto por Rutherford. Pero además su modelo no pudo explicar la existencia

de los espectros discontinuos conocidos en esa época.

Los niveles de energía y el modelo atómico de Bohr.

En 1923, basándose en algunas propiedades de la luz, Niels Bohr

científico danés, propuso un nuevo modelo para el átomo. En dicho

modelo, Bohr establecía que el átomo estaba formado por un núcleo

atómico, tal y como había sido descubierto por Rutherford, pero a

diferencia de éste, los electrones se localizaban en distintos niveles de

energía concéntricos al núcleo, existiendo para cada electrón un nivel

específico de energía. En este nivel el electrón no ganaba ni perdía

energía.

Bohr propuso su modelo basándose en el espectro de líneas del átomo de hidrógeno.

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-

-

- -

-

-

Descubrimiento del núcleo

atómico.

Modelo atómico de

Rutherford.

Niels Bohr


¿Pero qué son los espectros de líneas?

Desde el siglo XVII, cuando Isaac Newton demostró que la luz solar está formada por varios componentes de colores

que se pueden combinar para producir luz blanca, los químicos y los físicos han estudiado las características de los

espectros de emisión, es decir, espectros continuos o líneas espectrales de la radiación emitida por las sustancias. El

espectro de emisión de una sustancia se obtiene al suministrar a una muestra del material energía térmica o alguna

otra forma de energía (como una descarga eléctrica de alto voltaje si la sustancia es gaseosa). Una barra de metal al

“rojo vivo” recién sacada de la fuente de alta temperatura produce un resplandor característico. Este resplandor visible

es la parte de su espectro de emisión que es percibida por el ojo. El calor que emite la barra de metal representa otra

parte de su espectro de emisión: la región del infrarrojo. Una característica común del espectro de emisión del Sol y

de un sólido calentado es que ambos son continuos, es decir, todas las longitudes de onda de la luz visible están

representadas en el espectro.

Los espectros de emisión de los átomos en fase gaseosa no muestran una distribución continua de longitudes de

onda desde el roja al violeta; en lugar de ello, los átomos producen líneas brillantes en diferentes partes del espectro

visible. Estos espectros de líneas corresponden a las emisiones de luz sólo a longitudes de onda específicas. Cada

elemento tiene un espectro de emisión único. Las líneas características de un espectro atómico se pueden usar en

análisis químico para identificar átomos desconocidos, igual que las huellas digitales sirven para identificar a una

persona.

Si se separan las radiaciones con distinta longitud de onda emitidas por una sustancia

obtenemos el espectro de emisión de esa sustancia. Así el arco iris representa el

espectro de las distintas longitudes de onda de la luz emitida por el sol. En el caso de

la luz solar el espectro es continuo, ya que comprende todas las longitudes de onda

entre el rojo y el violeta.

El espectro del hidrógeno está constituido por cuatro líneas que aparecen a cuatro longitudes de onda características.

En su modelo, Bohr especificaba que dentro del átomo existían siete niveles o capas de energía donde se localizan

los electrones y que la energía de cada uno de ellos ésta en forma de cuantos o paquetes, es decir, “la energía de los

electrones dentro del átomo está cuantizada” y que ésta aumenta del nivel más cercano al núcleo al más alejado de

él.

Modelo de Borh

71 BLOQUE 3

Bohr designó una letra a cada nivel. Le llamó capa “K” al nivel que se encuentra más cerca al núcleo y a los

siguientes: “L, M, N, O, P, Q”. Otra forma de nombrar estas capas es, utilizar el número cuántico principal (n),

designando cada nivel con números; donde 1 es equivalente a la capa K, 2 a L y así sucesivamente.

Bohr explicaba que cuando a un átomo se le aplica una cierta cantidad de energía, ésta es absorbida por los

electrones en forma de cuantos, lo que los obliga a saltar y ocupar un nivel de energía mayor llamándole a éste estado

del átomo: estado excitado y, estado basal, al estado del átomo en el cual los electrones se localizan en los niveles de

energía más bajos. De acuerdo con Bohr, el estado excitado de un átomo, es un estado inestable por lo que los

electrones tienden a regresar al nivel original de energía, por lo tanto la energía absorbida en el salto debe ser liberada

en forma de cuantos, ya sea en forma de luz, calor, etc., a este proceso se le conoce como: “Salto cuántico”.

El problema del átomo de Bohr es que no puede explicar la formación de los espectros de

líneas de otros átomos distintos al hidrógeno.

En 1916, Arnold Sommerfeld modifica el modelo de Bohr, en el cual los electrones sólo

giraban en órbitas circulares, al decir que también podían girar en orbitas elípticas. Introduce

el concepto de subnivel. Sommerfeld razonaba que si el átomo es homólogo al sistema

solar, el electrón debe girar no sólo en círculos, como el modelo de Bohr, sino también en

elipses, con la particularidad de que el núcleo debe hallarse en uno de los focos. El número

de elipses posibles (subniveles) no supera el número del nivel propuesto por Bohr.

El neutrón (tercera partícula subatómica) y los experimentos de Chadwick.

En 1930 dos físicos alemanes, Walter Bothe y Herbert Becker, informaron que habían liberado del núcleo una

misteriosa radiación nueva de inusual poder penetrador. En 1932, el físico inglés James Chadwick sugirió que la

radiación estaba formada de partículas, llega a la conclusión de que había descubierto una partícula que tenía

aproximadamente la misma masa del protón, pero sin carga, en otras palabras, era eléctricamente neutra y se le

denominó neutrón.

Arnold Sommerfeld

James Chadwick


Evaluación

Actividad: 2 Producto: Tabla de contenido. Puntaje:

Saberes


Describe las aportaciones al

modelo atómico actual.

Relata las aportaciones históricas

que apoyaron el desarrollo del

modelo atómico actual.

Valora las aportaciones históricas

de los modelos atómicos.

Muestra disposición al trabajo

metódico y organizado.

Coevaluación C MC NC Calificación otorgada por el

docente

Actividad: 2

Titulo del modelo,

Autor, Año de aparición.

Esquema o ilustración del modelo

atómico Aportaciones

Con base en la información leída en este material y apoyado con otros datos que obtengas

en libros o internet, elabora un cuadro comparativo de los modelos atómicos. Entrega tu

trabajo en la fecha señalada por tu profesor. El cuadro debe contener los siguientes

aspectos:

73 BLOQUE 3

Cierre

Actividad: 3

Experimentar para comprender: Modelo de la caja negra

Dividir el grupo en equipos, entregar a cada equipo una caja cerrada conteniendo algún material. Sin abrir la caja

“descubran” con sus sentidos “algo” acerca de su contenido y contesten lo siguiente.

1. Planteen hipótesis posibles sobre las características del contenido de la caja.

2. ¿Qué propiedades del contenido de la caja quisieran saber y no pueden percibir?

3. Discutan entre los grupos de trabajo los resultados de los cuestionamientos 1 y 2, e identifiquen similitudes y

diferencias entre las repuestas por todos los grupos, respecto del contenido de cada caja.

Respuestas:

Comentarios:

En equipo resuelvan la siguiente actividad experimental.


Evaluación

Actividad: 3 Producto: Experimento. Puntaje:

Saberes


Infiere el concepto de modelo

científico.

Propone hipótesis.

Experimenta la percepción

sensorial.

Participa asertivamente en el

trabajo colaborativo.


docente


¿Qué es un modelo científico? ¿Para qué sirve un modelo científico? ¿Cuándo se debe cambiar un modelo?

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Reflexionen lo estudiado en esta secuencia y respondan los siguientes cuestionamientos.

75 BLOQUE 3

Actividad: 4

Científico Contribución

Joseph John Thomson

Ernest Rutherford

Describan la contribución de cada uno de los siguientes científicos al conocimiento de la

estructura atómica: Joseph John Thomson, Ernest Rutherford y James Chadwick. Anoten

los datos en la siguiente tabla.


Evaluación


Saberes


Describe las aportaciones al

modelo atómico actual realizadas

por Goldstein, Rutherford,

Thomson y Chadwick.

Registra las aportaciones

históricas. Valora las aportaciones históricas.


docente


Científico Contribución

Eugen Golstein

James Chadwick

77 BLOQUE 3


Partículas subatómicas e isótopos.

Inicio

Actividad: 1

En un esquema o modelo identifica la ubicación y carga eléctrica de las partículas

subatómicas: electrón, protón y neutrón.


Evaluación

Actividad: 1 Producto: a) Esquema o modelo,

b) Tabla de datos. Puntaje:

Saberes


Identifica las características de las

diversas partículas subatómicas.

Representa al átomo en un

esquema.

Registra las características de las

partículas subatómicas.



Autoevaluación


docente


Completa el siguiente cuadro referido a las partículas subatómicas fundamentales.

Partícula Localización Masa (uma) Carga eléctrica Símbolo

Electrón

1 P+

neutra

79 BLOQUE 3

Desarrollo

Una serie de investigaciones que empezaron en la década de 1850 y se extendieron

hasta el siglo XX, demostraron que los átomos poseen estructura interna; es decir,

están formados por partículas aún más pequeñas, llamadas partículas subatómicas.

La investigación condujo al descubrimiento de tres de esas partículas: los electrones,

los protones y los neutrones. Hay otras partículas subatómicas, pero son estas tres

las importantes para la Química general. De ellas se obtiene información como: la

cantidad de protones determina que átomo es analizado, los neutrones constituyen

junto con los protones el peso (masa) atómico, las reacciones de los átomos son

determinadas por los electrones, en especial los del nivel de valencia o capa más

externa del átomo, que son compartidos, cedidos o adquiridos de otros átomos al

momento de unirse para formar un compuesto.

Las partículas subatómicas se diferencian por sus masas (unidades de masa atómica o uma) y sus cargas eléctricas

(coulomb), cuyas características se muestran en la tabla siguiente:

Partícula Símbolo Carga eléctrica

(Coulombs)

Masa Localización en

el átomo gr uma

Electrón e-

-1.6 x 10-19

(–1) 9.1 x10

-28

0.00055≈0 giran alrededor

del núcleo

Protón P+

+1.6 x 10-19

(+1) 1.67 x 10-24

1.00727≈1 en el núcleo

Neutrón N 1.68 x10-24

1.00866≈1 en el núcleo

*Debido a que la masa en gramos de estas partículas es muy pequeña, para simplificar la comparación entre las masas de diferentes átomos, los

químicos han desarrollado una unidad de masa diferente denominada unidad de masa atómica (uma), actualmente se simboliza con la letra u.

El electrón por ser la carga eléctrica más pequeña, se toma como referencia comparativa y se la asigna carga (-1);

asimismo, como su masa es la más pequeña de las tres partículas, se le asigna masa cero uma. Al conocerse el

número y propiedades de cada una de las partículas que componen al átomo surgió la necesidad de representar y

definir algunos conceptos relativos al átomo. Así surgieron los conceptos de: número atómico, número de masa y

masa atómica. El número atómico de un elemento indica la cantidad de protones que existen en el núcleo del átomo

de un elemento y dado que el átomo en estado natural es eléctricamente neutro, este número de protones es igual al

número de electrones; se representa con la letra Z y cada elemento tiene un número atómico único. Por ejemplo, cada

átomo cuyo número atómico sea 6 es de carbono, contiene 6 protones en su núcleo y 6 electrones girando a su

alrededor.

En la tabla periódica los elementos están organizados en orden creciente del número atómico, comenzando por el

hidrógeno, con número atómico 1. Cada elemento sucesivo en la tabla periódica tiene átomos exactamente con un

protón más que el elemento que le precede.

Z= número atómico = número de protones = número de electrones

Masa atómica

A

Símbolo del

elemento

Z

Número atómico


La suma del número de protones más el número de neutrones de un átomo, se conoce como número de masa o

masa atómica de ese átomo en particular y se simboliza con la letra A. En otras palabras, A=N + Z, con lo cual se

define totalmente de que núcleo se trata. Por ejemplo, un átomo de uranio (U), que tiene 92 protones (Z=92) y 146

neutrones (N) en su núcleo, tiene un número de masa (A) de 238, es decir, A= Z+N, por lo que, A= 92 +146= 238

A= número de masa= protones (P) + neutrones (N)

A= P +N

Con esta información, un átomo de composición conocida, como el de este ejemplo, se puede representar mediante

la notación siguiente:

A finales del siglo XIX se creía que los átomos de un mismo elemento contenían el mismo número de protones y de

neutrones. Sin embargo, en 1910, Joseph John Thomson descubrió que el neón tiene dos átomos con masas

diferentes. Conociendo que los átomos son eléctricamente neutros, dedujo que esos dos átomos del neón deberían

tener diferente número de neutrones. Estudios posteriores demostraron que así como el neón, existen otros elementos

cuyos átomos varían en su número de neutrones. Por ejemplo, se encontraron átomos de hidrógeno con número de

masa 1 (protio) y otros con número de masa 2 (deuterio) y masa 3 (tritio), también se encontraron átomos de carbono

con número de masa 12 (Carbono 12), 13 y 14. (Carbono 14)

Debido a estos descubrimientos, a los átomos de un mismo elemento que tienen igual número de protones y

electrones (igual número atómico), pero diferente número de neutrones (difieren en su masa atómica), se les dio el

nombre de isótopos.

La existencia de isótopos de un mismo elemento trajo como consecuencia una diferencia en la masa atómica de ese

elemento en particular. Para resolver este problema, los científicos calcularon la masa atómica promedio de un

elemento a partir de la abundancia natural de sus isótopos. Por ejemplo, del cloro se conocen dos isótopos, uno con

número de masa 35 (cloro 35) y con una abundancia de 75.4%, y otro con número de masa 37 (cloro 37) y 24.6% de

abundancia, por lo que su masa atómica promedio es de 35.492 uma, es decir:

La masa atómica de un elemento es “un promedio ponderado de las masas de todos los isótopos naturales del

elemento”. Generalmente, a la masa atómica se le conoce también como peso atómico.

81 BLOQUE 3

Una de las diferencias importantes entre los átomos de diferentes elementos, es que tienen masas distintas. Se sabe

que la masa de un átomo depende principalmente de la cantidad de neutrones y protones que contiene, y que la

suma de protones y neutrones siempre es un número entero (no puede haber fracciones de protones ni neutrones);

sin embargo, la tabla periódica reporta valores fraccionarios para las masas de la mayoría de los elementos. Por

acuerdo internacional, se considera que un átomo del isótopo de carbono que tiene 6 protones y 6 neutrones (llamado

“carbono 12”) presenta una masa exactamente de 12 unidades de masa atómica. Este átomo de carbono 12 sirve

como patrón, de modo que una unidad de masa atómica, se define como una masa exactamente igual a 1/12 de la

masa del átomo de carbono 12.

1 uma es aproximadamente la masa de un protón o de un neutrón. Las masas relativas de todos los demás átomos

se determinaron por comparación con este patrón. Se ha demostrado experimentalmente que, en promedio, un átomo

de hidrógeno tiene sólo el 8.4% de la masa del átomo de carbono 12. Si se acepta que la masa del átomo de carbono

12 es exactamente 12 uma, entonces la masa atómica del hidrógeno es 1.008 uma, este dato es el que aparece en la

tabla periódica.

Número atómico

1H

1.008 Masa atómica

Estos valores que se presentan de las masas atómicas son relativos y se calculan con base en la masa atómica del

carbono 12 y son obtenidas a través del espectrógrafo de masas.

De la tabla periódica podemos obtener estos valores, sin embargo para efectos de poder utilizarlos de una manera

práctica, es necesario hacer un proceso de redondeo de las cifras decimales.

Espectrógrafo de Masas


Con ayuda de tu profesor interpreta y completa el siguiente cuadro:

17

Cl35.45

11

Na22.98

19K

39.09

8O

15.99

29Cu

63.54

20Ca

40.07

25Mn

54.93

Número atómico 17

Número de masa 35.5

Masa atómica 35.45

Protones 17

Electrones 17

Neutrones 18


http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_m

ateria/curso/materiales/atomo/modelos.htm

83 BLOQUE 3

Actividad: 2

Elemento

Símbolo

Número

atómico

(Z)

Masa

atómica

(A)

Número de

electrones

Número de

protones

Número de

neutrones

Nitrógeno 14 7

F 9 10

Plata 47 108

28 30

Ca 40 20

O

26 30

Utilizando la tabla periódica, indica el número de protones, electrones y neutrones de los siguientes

elementos:

a) Yodo b) c) Anota el elemento con Z= 28 y A= 58.6

Elemento/Símbolo Protones Neutrones Electrones

a)Yodo (I)

b)Magnesio

c)

Con la siguiente información completa el cuadro. Si es necesario utiliza la tabla

periódica.


Evaluación

Actividad: 2 Producto: Ejercicios. Puntaje:

Saberes


Reconoce las partículas

subatómicas y sus características

más relevantes.

Resuelve cálculos sencillos

relacionados con partículas

subatómicas.



Autoevaluación


docente


Elemento Número de masa

(uma)

Abundancia

isotópica Masa atómica Nombre

Oxígeno (O)

16 15.9949

17 16.9991

18 17.9992

99.76

0.04

0.2

Oxígeno 16

Azufre (S)

32 31.972

33 32.971

34 33.968

36 35.967

95.06

0.74

4.18

0.02

Azufre 32

Carbono (C)

12 12.000

13 13.0033

14…..14.0032

98.9

1.1

Radioisótopo

inestable

Carbono 12

Calcula la masa atómica de los siguientes átomos a partir de los datos presentados.

85 BLOQUE 3

Isótopos y sus aplicaciones.

A pesar de que todos los isótopos de un elemento tienen prácticamente las mismas propiedades químicas, no todos

son igualmente estables, ni se presentan en la naturaleza en la misma proporción. Se han descubierto dos tipos de

isótopos: radiactivos y no radiactivos; los primeros son inestables, mientras que los segundos son estables.

La mayor parte de los elementos tienen varios isótopos. Así por ejemplo, el silicio que se emplea en los chips para

computadoras, se presenta en la naturaleza como una mezcla natural de isótopos de silicio-28, silicio-29 y silicio-30.

Los isótopos radiactivos, también conocidos como radioisótopos, buscan una forma de estabilizarse. Para lograrlo

emiten algunas de los tres tipos de radiación conocidos y sufren cambios nucleares, convirtiéndose en otro tipo de

átomos, que en general son isótopos estables, aunque también pueden dar origen a átomos de isótopos radiactivos.

Por ejemplo, los isótopos del radio-226 se descomponen espontáneamente y emiten radiaciones alfa, que son

partículas de helio y un isótopo de radón-222 de la siguiente manera:

Al tiempo requerido para que la mitad de la muestra de los isótopos

radiactivos de un elemento se desintegre, se le denomina vida media. Los

isótopos varían mucho en su vida media; algunos tardan años o milenios

en perder la mitad de sus átomos por desintegración. Por ejemplo, la vida

media del uranio-238 es de 4.5x109

años, y la del carbono-14 es de 5730

años. Otros pierden la mitad de sus átomos en fracciones de segundos;

por ejemplo, el fósforo-28 tiene una vida media de 270 x 10-3

segundos.

La Química nuclear es la parte de la Química que se encarga de estudiar

los cambios en este tipo de isótopos su aplicación se realiza en diversas

áreas; por ejemplo, en medicina las enfermedades que se consideraban

incurables, pueden diagnosticarse y tratarse con eficacia empleando

isótopos radiactivos.

Las aplicaciones de la Química nuclear a la Biología, la industria y la

agricultura han producido una mejoría significativa en la condición

humana. Otras áreas donde tienen aplicación los radioisótopos son:

Geología, Paleontología, Antropología y Arqueología. Actualmente, se

desarrollan nuevas aplicaciones y nuevos radiofármacos con la finalidad de ampliar la gama de procedimientos,

reducir las enfermedades adquiridas por los alimentos y prolongar el periodo de conservación mediante la utilización

de radiaciones, y estudiar los medios para disminuir la contaminación originada por los plaguicidas y los productos

agroquímicos.

La radiactividad puede ser peligrosa y sus riesgos no deben tomarse a la ligera, la exposición a altos niveles es nociva

e incluso fatal. Lamentablemente, las radiaciones que estos isótopos radiactivos generan, pueden dañar las células de

los seres vivos y a partir de ciertas dosis, ocasionan tumores malignos y mutaciones genéticas.


Cierre

Evaluación

Actividad: 3 Producto: Reporte escrito. Puntaje:

Saberes


Describe las aplicaciones de

algunos isótopos radiactivos.

Busca, selecciona y reporta

información sobre el uso de

isótopos radiactivos.



Valora las aplicaciones de los

isótopos en la vida cotidiana.

Autoevaluación


docente

Actividad: 3

Cobalto-60

Yodo-131

Carbono-14

Sodio-24

Iridio -192

Investiga las aplicaciones, con sus posibles peligros, de cada uno de los siguientes

isótopos:

87 BLOQUE 3

Evolución de los modelos atómicos

Dalton (1803)

Thomson (1904)

(cargas positivas y

negativas)

Rutherford (1911)

(el núcleo)

Bohr (1913)

(niveles de energía)

Schrödinger (1926)

(modelo de nube de

electrones)


Debes leer

atentamente el

siguiente tema,

para resolver la

actividad 2


Modelo atómico actual.

Inicio

Evaluación

Actividad: 1 Producto: Glosario. Puntaje:

Saberes


Verifica conceptos sobre

estructura atómica.

Obtiene información y redacta un

glosario.

Expresa con veracidad los

conceptos solicitados.

Autoevaluación


docente

Desarrollo

El modelo atómico actual se basa en el estudio de una rama de la Física conocida

como la Mecánica Cuántica o Mecánica Ondulatoria fundada entre otros por

Heisenberg y Schrödinger.

La mecánica cuántica (conocida también como mecánica ondulatoria) se encarga de

estudiar el movimiento de partículas pequeñas como el electrón. A partir de los

estudios realizados en esta ciencia, surge un nuevo modelo para el átomo llamado

modelo de la mecánica cuántica o modelo mecánico cuántico.

El modelo actual del átomo fue desarrollado principalmente por Erwin Shrödinger, y en

él se describe el comportamiento del electrón en función de sus características

ondulatorias.

La teoría moderna supone que el núcleo del átomo está rodeado por una tenue nube

de electrones, lo cual conserva el concepto de niveles estacionarios de energía, pero a

diferencia del modelo de Bohr, no le atribuye al electrón trayectorias definidas (orbita),

sino que describe su localización en términos de su probabilidad (orbital).

Niels Bohr

Actividad: 1

Átomo, protón, electrón, neutrón, partículas subatómicas, isótopo, número atómico, peso atómico, estado basal,

estado excitado, valencia y radiactividad.

Investiga los siguientes conceptos sobre estructura atómica; reportarlos como glosario.

89 BLOQUE 3

El nuevo modelo atómico se desarrolló con varias aportaciones siendo las principales:

Concepto de estados estacionarios de energía del electrón propuesto por Bohr.

Normalmente los electrones se encuentran en el nivel de mínima energía (estado basal o

fundamental), pero pueden absorber energía pasando a un nivel superior más alejado del

núcleo (estaco excitado); este estado es inestable y al regresar el electrón a su nivel original

emite la energía absorbida en forma de radiación electromagnética.

Principio de incertidumbre de Werner Heisenberg.

Afirma que “no es posible conocer al mismo tiempo la posición y la velocidad de un electrón”. El

electrón puede estar en cualquier sitio alrededor del núcleo, menos en el núcleo mismo: hay

regiones de ese espacio donde es muy probable encontrarlo y otras donde es poco probable

localizarlo. La representación de la probabilidad se llama nube de carga o nube electrónica y las

regiones del espacio que rodean al núcleo y donde la probabilidad de encontrar el electrón es

mayor, se llaman orbitales.

Principio de la dualidad de la materia sugerido por Luis de Broglie.

Propuso que los electrones, al igual que los fotones (cuantos de energía luminosa) se

comportan como partículas (masa) y ondas (energía). La hipótesis de De Broglie fue apoyada

por hechos experimentales al demostrarse que un haz de electrones podía ser difractado

haciéndolo pasar a través de un sólido cristalino, de la misma manera que un rayo de luz es

difractado por una rejilla. Erwin Schrödinger tomó esto en cuenta para formular la ecuación

ondulatoria.

Principio o ecuación de onda de Erwin Schrödinger.

En 1926, Erwin Schrödinger formula la llamada ecuación de onda de Schrödinger, que describe

el comportamiento y la energía de las partículas submicroscópicas. Es una función que

incorpora tanto el carácter de partícula (en función de la masa) como el carácter de onda en

términos de una función de onda.

La ecuación de onda, establece la relación entre la energía del un electrón y la distribución de

éste en el espacio, de acuerdo con sus propiedades ondulatorias. En esta ecuación aparecen

los números cuánticos n, l y m.

Principio de Dirac-Jordan.

Paul Adrian Dirac y Ernest Pascual Jordan, en la ecuación Dirac-Jordan aparece el cuarto

número cuántico denominado de espín s. Actualmente esta ecuación es la que establece con

mayor exactitud la distribución de los electrones, este cuarto número cuántico no es resultado

de la ecuación de onda de Schrödinger, pero además representa un principio de exclusión

presentado por Wolfgang Pauli el cual establece “dos electrones no podrán tener los mismos

cuatro números cuánticos, es decir dos electrones no pueden ocupar el mismo espacio al mismo

tiempo”

Werner Heisemberg

Luis de Broglie

Erwin Schrödinger

Paul Adrian Dirac


Números cuánticos.

La mecánica cuántica describe al átomo exclusivamente a través de interpretaciones

matemáticas de los fenómenos observados. Puede decirse a grandes rasgos, que en la

actualidad se considera que el átomo está formado por protones y neutrones, rodeado

por una serie de niveles estacionarios de energía dentro de los cuales existen a su vez

subniveles con un número determinado de orbitales en los que es posible localizar a los

electrones, los cuales se mantienen girando sobre su propio eje.

Los números cuánticos son el resultado de las ecuaciones de Schrödinger y Dirac-

Jordan, e indican la zona atómica donde es probable encontrar al electrón. Son cuatro

llamados números cuánticos: principal, secundario, magnético y de espín se

representan respectivamente con las letras n, l, m y s.

Número cuántico principal (n)

El número cuántico principal designa el nivel energético principal en el cual se localiza

un electrón dado; este número también expresa la energía de los niveles dentro del

átomo. El número cuántico “n” puede asumir teóricamente cualquier valor entero desde

1 hasta infinito, aunque con 7 valores (1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7) es posible satisfacer a todos

los átomos conocidos actualmente.

El número cuántico principal es una medida del tamaño del orbital, mientras más grande sea el valor de n, mayor será

su órbita y los electrones estarán más alejados del núcleo.

Cada nivel energético puede contener un número limitado de electrones dado por la expresión 2n2

.

Número cuántico secundario (l)

El número cuántico secundario determina la energía asociada con el movimiento del electrón alrededor del núcleo; por

lo tanto, el valor de “l” indica el tipo de subnivel en el cual se localiza el electrón y se relaciona con la forma de la nube

electrónica.

Cada nivel electrónico se divide en subniveles que contienen electrones de la misma energía.

Los valores de “l” están determinados por el valor de “n”; para cierto nivel, “l”, puede asumir cualquier valor entero,

pero iniciando siempre con el valor de 0 (cero) hasta un último valor igual a “n-1”.

Ernest Pascual Jordan

91 BLOQUE 3

Así para n=1 sólo hay un valor posible, el valor es 0. (1-1=0).

Si n=2 hay dos valores de: l= 0 y l=1

Para n=3 hay tres valores posibles 0, 1 y 2.

Con n=4 son cuatro valores posibles de l, son 0, 1, 2 y 3.

Para el 5°, 6° y 7° nivel energético, teóricamente habría 5, 6 y 7 subniveles, respectivamente, sólo que, para los átomos

conocidos, son suficientes 4 subniveles

A los subniveles se les asignan las letras s, p, d y f. Cada nivel tiene un número específico de subniveles tal y como se

muestra en la siguiente tabla:

Nivel

n

Valor de l 0 hasta n-1

Número de

subniveles

Tipo de orbital

0=s, 1=p, 2=d y 3=f

1 0 1 s (sharp, agudo en español)

2 0,1 2 s, p (principal)

3 0,1,2 3 s, p, d (difuso)

4 0,1,2,3 4 s, p, d, f (fundamental)

5 0,1,2,3 4 s, p, d, f

6 0,1,2 3 s, p, d

7 0,1 2 s, p

Número cuántico magnético (m)

Determina la orientación espacial del orbital. Se denomina magnético porque ésta orientación espacial se acostumbra

definir con relación a un campo magnético externo. Puede tomar valores positivos y negativos, incluso el cero; y se

calcula con la fórmula m=2 l +1, lo que quiere decir que depende del valor de l. Por ejemplo:

Si l=0, entonces m=2(0)+1=1, por lo que m toma el valor de 0. Un solo valor, es decir, un solo orbital.

Si l=1, entonces m=2(1)+1=3, por lo que m toma tres valores. -1, 0 y +1.

Si l=2, entonces m=2(2)+1=5, por lo que m tiene 5 valores -2, -1, 0 +1 y +2

Si l=3, entonces m=2(3)+1=7, los valores de m son siete -3, -2, -1, 0 +1, +2 y +3.

Formas y orientaciones de los orbitales atómicos

Orbitales de tipo “s” y las tres orientaciones de orbitales de tipo “p”


Las cinco orientaciones de los orbitales del tipo “d” y las siete orientaciones de los orbitales del tipo “f”

Número cuántico de espín (s)

Este número cuántico describe la orientación del giro del electrón. Expresa el campo eléctrico generado por el

electrón al girar sobre su propio eje, el cual sólo puede tener dos direcciones, una en el sentido de las manecillas del

reloj y la otra en sentido contrario; los valores numéricos permitidos para el número cuántico espín s son:+1/2 y

-1/2 ↓.

En cada orbital hay espacio para máximo 2 electrones, uno con giro positivo y el otro con giro negativo. Las dos

orientaciones generalmente se designan con flechas ↑↓, las cuales representan el sentido del electrón.

En resumen, “n” indica la capa o nivel en la cual se encuentra el electrón del átomo; “l” indica la subcapa o subnivel

dentro de esa capa o nivel y el tipo de orbital;”m” especifica el número de orbitales dentro de esa subcapa o subnivel

y “s” representa el giro que puede tener el electrón sobre su propio eje.

s= +1/2 s= -1/2

93 BLOQUE 3

El siguiente cuadro concentra un resumen de los cuatro números cuánticos.

Nivel de

energía (n)

Subnivel de

energía y

orbitales (l)

Orientación de orbitales

(m)

Número de

electrones

por subnivel

Número de

electrones

por nivel

n=1 l=0 s 0 2 2

n=2

l=0 s 0 2

8 l=1 p -1, 0, +1

px, py, pz

6

n=3

l=0 s 0 2

18 l=1 p -1, 0, +1 6

l=2 d -2, -1, 0, +1, +2

d1,

d

2, d

3, d

4, d

5

10

n=4

l=0 s 0 2

32

l=1 p -1, 0, +1 6

l=2 d -2, -1, 0, +1, +2 10

l=3 f -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

f1, f

2, f

3, f

4, f

5, f

6, f

7

14


Actividad: 2

Escribe sobre la línea el símbolo n, l, m, s; según corresponda a la información que ofrece cada número cuántico.

La distancia del electrón al núcleo _______________

La orientación del giro del electrón _______________

Sus posibles valores son 0, 1, 2 y 3 _______________

El número de orbitales de un subnivel _______________

La orientación del orbital en el espacio _______________

La energía de un electrón _______________

El subnivel donde se localiza un electrón _______________

Número cuántico con valores -2, -1, 0, +1, +2 _______________

Adquiere valores del 1 al 7 _______________

Determina la forma del orbital _______________

Toma valores de +1/2 y -1/2 _______________

Describe los cuatro números cuánticos utilizados para caracterizar un electrón de un átomo:

Resuelve los siguientes cuestionamientos, sobre números cuánticos.

95 BLOQUE 3

Evaluación


Saberes


Describe los valores y significados

de los números cuánticos.

Utiliza la información leída y

resuelve cuestionamientos.



Autoevaluación


docente


Responde brevemente lo solicitado en cada caso.

¿En qué difiere un orbital atómico de una órbita?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

De los siguientes orbitales 1p, 2s, 2d, 3p, 3d, 3f, 4g ¿Cuáles no existen? Explica por qué.

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________


Configuración electrónica.

La configuración electrónica es “la distribución de los electrones de un átomo en sus diferentes niveles, subniveles y

orbitales energéticos, de forma que esa distribución sea la más estable, es decir, la de menor energía”. Para escribir

correctamente una configuración electrónica se deben aplicar las siguientes reglas:

Principio de edificación progresiva o Principio de Aufbau: los electrones deben acomodarse primero en los

orbitales de menor energía, o sea, aquéllos donde la suma de n+1 sea menor, es decir: “cada nuevo electrón

añadido a un átomo entrará en el orbital disponible de menor energía”. Cuando los subniveles tienen el mismo

valor de n+1 se llena primero la subcapa n más baja. Para entenderlo mejor se utiliza el siguiente diagrama (regla

de diagonales).

En general se sigue el orden de llenado que indican las flechas según la ilustración:

Principio de exclusión de Pauli: dos electrones de un mismo átomo no pueden tener el mismo conjunto de cuatro

números cuánticos iguales. Esto conduce a entender que ningún orbital puede contener más de dos electrones y

esos dos electrones no tienen los mismos valores de números cuánticos.

Cada orbital admite como

máximo 2 electrones (e-

)

1s2

2s2

3s2

4s2

5s2

6s2

7s2

2p6

3p6

4p6

5p6

6p6

7p6

3d10

4d10

5d10

6d10

4f14

5f14

97 BLOQUE 3

Regla de Hund o Principio de la Máxima Multiplicidad: establece que el ordenamiento más estable de electrones

es aquel donde está el número máximo de electrones desapareado (no están formando pareja); todos ellos tienen

el spin en el mismo sentido.

Considerando las energías relativas de los orbitales de un átomo, el orden de ocupación será el siguiente: 1s, 2s, 2p,

3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.

Para escribir la configuración electrónica debe utilizarse la notación:

nlx

Donde:

n= Nivel de energía donde se localiza el electrón.

l= El subnivel de energía donde se encuentra el electrón.

x= El número de electrones de ese subnivel.

Ejemplo:

El flúor tiene 9 electrones su configuración electrónica, siguiendo las reglas señaladas es:

9 F 1s

2 2s

2 2p

5

A esta configuración electrónica se le conoce como configuración algebraica.

Existe otra manera de representar la distribución de los electrones conocida como configuración gráfica. Utilizando la

notación:


Los símbolos n y l siguen significando nivel y subnivel respectivamente, el orbital con una línea, los electrones se

representan con las flechas; indicando cada una un electrón y la orientación de su giro. La configuración gráfica del

flúor entonces es:

Una tercera configuración recibe el nombre de configuración puntual o de Lewis.

Para poder saber cómo se hace este tipo de configuración, es necesario primero entender dos conceptos:

Nivel de Valencia: Es el nivel de mayor energía que contiene electrones en un átomo.

Electrones de valencia: Se denomina así al número de electrones que un átomo tiene en el nivel de valencia.

En el caso del flúor el nivel de valencia es el nivel 2 y tiene 7 electrones de valencia.

A la configuración de Lewis también se le llama puntual, debido a que se utilizan puntos para representar, en torno al

símbolo del elemento, los electrones de valencia que éste contiene de acuerdo con la siguiente notación general.

X = Símbolo del elemento.

s = Representa los puntos que indican cuántos electrones de Valencia tiene el elemento en el orbital “s”.

px

= Representa los puntos que indican cuántos electrones de Valencia tiene el elemento en el orbital px.

py

= Representa los puntos que indican cuántos electrones de Valencia tiene el elemento en el orbital py.

pz

= Representa los puntos que indican cuántos electrones de Valencia tiene el elemento en el orbital pz.

Para el ejemplo del flúor entonces su configuración puntual es la siguiente:

99 BLOQUE 3

Cierre

Actividad: 3

Elemento

Configuración

Algebraica Gráfica Puntual

7N

13Al

18Ar

Representa en un esquema (modelo) el átomo de los elementos N, Al y Ar.

Realiza las configuraciones algebraica, gráfica y puntual para cada elemento.


Evaluación

Actividad: 3 Producto: a) Configuraciones, b)

Modelos. Puntaje:

Saberes


Explica las reglas para elaborar

configuraciones electrónicas.

Desarrolla e interpreta


Representa modelos atómicos a

partir de la configuración

electrónica.



Obedece las reglas de las


Autoevaluación


docente


Elemento

Nombre y

símbolo

Número

atómico

Z

Configuración algebraica

No. de

electrones de

valencia

Masa

atómica

A

No. de

protones

No. de

neutrones

15

41

12

Berilio

1s

2

2s2

2p6

3s2

3p6

4s2

3d10

4p6

52

4d10

5p3

Utilizando como apoyo la tabla periódica, completa la siguiente tabla con la

información solicitada:

Interpreta la Tabla Periódica.

Unidades de competencia:

Explica las propiedades y características de los grupos de elementos, considerando su

ubicación en la Tabla Periódica, y promueve el manejo sustentable de los recursos minerales

del país.

Atributos:

Durante el presente bloque se busca desarrollar los siguientes atributos de las

competencias genéricas:




gráficas.





fenómenos.



información.









reflexiva.




102 INTERPRETA LA TABLA PERIÓDICA


Evolución de la clasificación de los elementos químicos.

Inicio

Evaluación


Saberes


Interpreta la información de la

configuración electrónica.

Relaciona la configuración

electrónica de los elementos con

su posición en la tabla periódica.

Verifica la necesidad de los

conocimientos previos para

seguir aprendiendo.

Autoevaluación


docente

Actividad: 1

¿Qué relación tiene el número atómico y la configuración electrónica de un elemento, con su posición en la Tabla

Periódica?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿En qué se parece la configuración de los siguientes elementos?

a) 3Li,

4Be y

7N______________________________________________________________________________________

b) 3Li y

19K _________________________________________________________________________________________

¿Por qué al reaccionar con el agua se observa un comportamiento similar de los elementos sodio (Na), rubidio

(Rb), potasio (K) y cesio (Cs)?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Con base en lo estudiado en el bloque anterior, y con el uso de la Tabla Periódica,

reflexiona y responde los siguientes cuestionamientos:

103 BLOQUE 4

Desarrollo

El siglo XIX, se caracterizó por un enorme desarrollo científico. Hacia el año de 1830 se habían identificado

aproximadamente 55 elementos y se intentaban diferentes maneras de clasificarlos. El primer esquema de

clasificación de los elementos lo realizó Jöns Jacob von Berzelius en 1813. Dividió los elementos naturales en dos

grandes grupos: metales y no metales. Los elementos metálicos eran los que tenían cierto brillo característico, eran

maleables y dúctiles, y conducían el calor y la electricidad. Los no metales eran los que tenían diversos aspectos

físicos como frágiles, sin brillo y no conducían el calor ni la electricidad.

Muchas más clasificaciones fueron adoptadas antes de llegar a la representación

periódica actual. La tabla periódica de los elementos es uno de los instrumentos más

importantes que ha inventado el hombre. En este documento se reúne la mayor parte

del conocimiento de la Química. Este sistema periódico de clasificación de los

elementos fue creado 200 años atrás, y a pesar de los grandes avances científicos que

han ocurrido en los últimos 100 años, como la teoría de la relatividad y la mecánica

cuántica, la estructura básica del mismo no ha sido modificada. Además los nuevos

descubrimientos han podido ser incorporados rápidamente a la antigua estructura. El

término periódico refleja el hecho de que los elementos presentan patrones de variación

de sus propiedades tanto físicas como químicas en ciertos intervalos regulares.

Esta presentación facilita el estudio de las características de los elementos, ya que no

sería fácil aprender las propiedades de cada uno de ellos. Conociendo las características fundamentales de algunos

elementos es posible deducir la de los demás separándolos en grupos o familias.

A continuación se presentan algunas de las principales aportaciones a la construcción de la tabla periódica que se

utiliza en la actualidad.

Las triadas de Döbereiner.

En 1817 Johann Döbereiner, publicó artículos donde se mostraba una relación entre la masa atómica de ciertos

elementos y sus propiedades. En su informe mencionaba la existencia de similitudes entre elementos agrupados en

tríos que él denomino triadas. La tríada del cloro, del bromo y del yodo es un ejemplo que pone en evidencia que la

masa atómica del elemento intermedio (en este caso el bromo) es el promedio de las masas atómicas de los otros

dos integrantes.

Las octavas de Newlands.

De 1863 a 1866 John Newlands propuso la “Ley de octavas” la cual establece que al

agrupar los elementos en orden de menor a mayor peso atómico, el octavo elemento

tiene propiedades semejantes al primero, el noveno al segundo y así sucesivamente,

comparando esta relación con las octavas de las notas musicales, sin embargo no fue

tomado en cuenta por otros científicos.

Ley periódica.

En 1869 Dimitri Ivánovich Mendeleiev junto con Julius Lothar Meyer, trabajando cada uno en su país, pusieron fin a la

clasificación de los elementos al realizar un ordenamiento decisivo y encontrar que los elementos colocados en un

orden creciente de sus pesos atómicos tienen propiedades similares y que esto ocurre en forma continua o periódica.

De ahí fue que se propuso una Ley periódica de los elementos, en la cual se consideraba a las propiedades de los

elementos como una función periódica de sus masas atómicas y en ese mismo año se publicó un artículo, donde

describían una “carta” periódica, dejando espacios vacíos que pertenecían a elementos que aún no se descubrían.

Había un problema con la tabla; si los elementos se colocaban de acuerdo con sus masas atómicas ascendentes, por

ejemplo, el telurio y el yodo parecían estar en las columnas equivocadas.


La tabla periódica de Moseley.

Entre 1913 y 1914 el físico inglés Henry Moseley, utilizando rayos X, descubrió que

podía determinar el número de protones de un elemento (número atómico) y que al

clasificar a los elementos con base a este dato se determinó una verdadera

periodicidad, corrigiendo de esta manera las diferencias que había en la tabla

periódica diseñada por Mendeleiev y Meyer. Como resultado del trabajo de Moseley

se revisó la tabla periódica en la cual, hoy en día, se utiliza la clasificación con base

en los números atómicos de los elementos, en lugar de sus masas atómicas. El

enunciado actual de la Ley periódica es: “que las propiedades de los elementos y de

los compuestos que forman son una función periódica de sus números atómicos”.

a) ¿Cuál fue la primera clasificación de los elementos y en base a qué se dio la agrupación?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

b) ¿Cuál fue el criterio que utilizó Mendeleiev para clasificar a los elementos en su tabla periódica?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

c) ¿Cuál es la diferencia entre la Ley periódica enunciada por Mendeleiev y Meyer, con la Ley Periódica actual?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

d) ¿Cuál crees que fue el motivo de construir la tabla periódica?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Lee los párrafos anteriores y responde las siguientes cuestiones.

Actividad: 2

105 BLOQUE 4

Ubicación y clasificación de los elementos en la tabla periódica.

Una representación de los elementos químicos en una forma fácil y sencilla de

recordar fue ideada por Jons Jakob Berzelius (1814). Para ello empleó las letras del

alfabeto, usando la inicial del nombre del elemento o la inicial y la letra representativa

de dicho nombre. Los símbolos de los elementos químicos constan de una o dos

letras máximo. Si es una letra, debe ser mayúscula, y si son dos, la primera es

mayúscula y la segunda minúscula invariablemente. Se exceptúan, en el presente, los

elementos del 104 en adelante, en 1976 se propuso un sistema para nombrarlos en

forma provisional.

Tabla periódica larga.

La clasificación actual recibe el nombre de tabla periódica larga. En esta tabla se distinguen columnas verticales

llamadas grupos y renglones horizontales llamados periodos. La tabla periódica de los elementos organiza los

elementos químicos. A los grupos se les asignan números romanos, el cero y las letras A y B. Pero, la numeración

recomendada por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (UIQPA o IUPAC) recomendó designar el grupo

con los números del 1 al 18, sin distinguir si son A o B. En tanto, los períodos se identifican con números del 1 al 7.

Evaluación


Saberes


Describe los antecedentes

históricos de la clasificación de los

elementos químicos.

Identifica las propuestas y

personajes más relevantes con el

desarrollo de la tabla periódica.

Explica los criterios de

clasificación de los elementos

químicos.

Se expresa con veracidad.

Autoevaluación


docente

Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Período

1 1S1 1S

2

2 2S1

2S2

2P1

2P2

2P3

2P4

2P5

2P6

3 3S1

3S2

3P1

3P2

3P3

3P4

3P5

3P6

4 4S1

4S2

3d1

3d2

3d3

3d4

3d5

3d6

3d7

3d8

3d9

3d10

4P1

4P2

4P3

4P4

4P5

4P6

5 5S1

5S2

4d1

4d2

4d3

4d4

4d5

4d6

4d7

4d8

4d9

4d10

5P1

5P2

5P3

5P4

5P5

5P6

6 6S1

6S2

5d1 5d

2 5d

3 5d

4 5d

5 5d

6 5d

7 5d

8 5d

9 5d

10 6P

1 6P

2 6P

3 6P

4 6P

5 6P

6

7 7S1

7S2

6d1 6d

2 6d

3 6d

4 6d

5 6d

6 6d

7 6d

8 6d

9 6d

10 7P

1 7P

2 7P

3 7P

4 7P

5 7P

6

6 4f1

4f2

4f3

4f4

4f5

4f6

4f7

4f8

4f9

4f10

4f11

4f12

4f13

4f14

7 5f1

5f2

5f3

5f4

5f5

5f6

5f7

5f8

5f9

5f10

5f11

5f12

5f13

5f14

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bb/J_J_Berzelius.jpg


Grupos, periodos y bloques.

Grupos.

A los grupos tradicionalmente se les conoce también como familias debido a la similitud en las propiedades químicas

que presentan los elementos que integran cada grupo.

Si observas la tabla periódica, te darás cuenta que los elementos están colocados en forma vertical o columnas. Cada

columna es un grupo o familia, de tal manera que la tabla periódica está formada por 18 grupos, de los cuales 8

pertenecen a la Serie A y 10 a la Serie B. Para identificarlos se les ha asignado un número romano, seguido de la letra

que te indica a qué serie pertenece dicho grupo, de tal forma que para las dos series, los grupos quedarían

numerados de la siguiente manera:

SERIE A: IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA

SERIE B: IB IIB IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB

Observa el grupo VIIIB en la tabla periódica y te darás cuenta que está formada por tres columnas o grupos de

elementos, por lo cual esta serie está constituida por un total de 10 grupos.

107 BLOQUE 4

Cuando se descubrió la ordenación periódica de los elementos, ésta se realizó de forma tal que los elementos con

propiedades químicas similares cayeran en la misma vertical, en el mismo grupo, de manera que algunas

propiedades, que dependen más o menos directamente del tamaño del átomo, aumentaran o decrecieran

regularmente al bajar en el grupo (afinidad electrónica, potencial de ionización, electronegatividad, radio atómico o

volumen atómico). De esta forma el hecho de conocer la tabla periódica significa poder predecir las propiedades de

los elementos y sus compuestos: valencia, óxidos que forman, propiedades de los óxidos, carácter metálico, etcétera.

Lo anterior permite que algunos grupos de elementos reciban nombres específicos, por ejemplo:

Grupo IA Metales alcalinos (cenizas)

Grupo IIA Metales Alcalino-térreos.

Grupo IIIA Familia del Boro.

Grupo IVA Familia del Carbono.

Grupo VA Familia del Nitrógeno.

Grupo VIA Familia del Oxígeno.

Grupo VIIA Familia de los Halógenos.

Grupo VIIIA Gases Nobles, Gases Inertes o Grupo Cero (debido a la tendencia que presentan estos elementos

a no reaccionar, en condiciones normales, o combinarse ni aun entre ellos).

A las familias que integran el grupo A representado por las columnas IA, IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA y VIIIA, también se

les conoce como elementos representativos. Dado que el número romano del grupo en el se encuentran localizados

dentro de la tabla, es igual al número de electrones de valencia que cada elemento posee en su nivel de valencia o

mayor energía. Así los elementos del grupo IA todos tienen un solo electrón de valencia y su configuración de Lewis es

también igual y todos ellos (representativos) terminan su configuración en subnivel “s” o subnivel “p”.

Por ejemplo, el y el son elementos representativos del grupo IA. De esta forma al conocer la configuración

puntual de un elemento se determina su localización en la tabla periódica y, a la inversa conociendo su localización

en la tabla se determina su configuración electrónica.

Los elementos que forman parte de los grupos de la serie B, no cumplen con la característica de los grupos de la

serie A, y su localización en la tabla se hace con base en el número de electrones que el elemento posee en el último

subnivel de su configuración, el cual puede ser “d” o “f”. De tal manera que para los elementos del bloque “d”, los

grupos que les corresponden son:

IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB

d1

d2

d3

d4

d5

d6

d7

d8

d9

d10

Ejemplo: para el cromo (24

Cr) su configuración es: 1s2

2s2

2p6

3s2

3p6

4s2

3d4

, por lo tanto su ubicación en la tabla

periódica es en el grupo VIB.

Periodos.

Observa detenidamente tu tabla periódica y te darás cuenta que los elementos también se localizan en forma

horizontal o renglones, a los cuales se les denomina períodos. En total la tabla periódica está dividida en siete

renglones o períodos.

Para todos los elementos de la tabla periódica, el número de período, contando de arriba hacia abajo, en el cual se

encuentran localizados, es igual a su Nivel de Valencia o bien indica el total de niveles de energía del átomo.


Por ello, el berilio y el flúor pertenecen al periodo 2, sus configuraciones así lo demuestran; ya que el nivel de valencia

en ambos casos es el nivel 2.

4Be 1s

2

2s2

9F 1s

2

2s2

2p5

Bloques.

La tabla periódica actual no solamente se ha organizado en función del número atómico, sino que considera para su

construcción la configuración electrónica de cada uno de los elementos. Los bloques en la tabla periódica se han

designado con base en el subnivel de energía en que termina la configuración electrónica de los elementos que los

conforman, de tal manera que resultan cuatro bloques, uno para cada subnivel de energía llamados: bloque “s”,

bloque “p”, bloque “d” y bloque “f”; de tal manera que cada serie está formada por dos bloques, la Serie A contiene a

los bloques “s” y “p”, y la Serie B contiene los bloques “d” y “f”.

Estas divisiones se muestran en la siguiente representación:

Empleando como criterio ordenador la configuración electrónica y observando las cuatro clases o bloques de

elementos (s, p, d, f) se pueden reconocer cuatro tipos fundamentales de elementos:

Gases raros o gases nobles: Tienen la capa de valencia (n) llena, configuración ns2

np6

, excepto el helio cuya

configuración es 1s2

.

Elementos representativos: En su capa de valencia los electrones ocupan los orbitales s y p; la configuración

respectiva de la capa de valencia es: ns1

, ns2

, ns2

np1

, ns2

np2

, ns2

np3

, ns2

np4

, ns2

np5

, ns2

np6

; correspondientes del

grupo IA al VIIIA.

Elementos de transición: En los cuales el orbital d está incompleto pudiendo tener de uno a diez electrones (d1

a

d10

). El orbital s del siguiente nivel energético tiene dos electrones.

Elementos de transición interna: tienen incompletos los niveles penúltimo y antepenúltimo. En el nivel

antepenúltimo está incompleto el orbital f, que puede tener de uno a catorce electrones (f1

a f14

).

La ubicación de un elemento en la tabla periódica, a partir de su configuración electrónica se interpreta: el nivel de

valencia nos indica el periodo dónde localizarlo, el último subnivel nos muestra el bloque con la correspondiente serie

A o B, y el grupo se ubicará dependiendo si es representativo o no. Ubiquemos al potasio (19

K) 1s2

2s2

2p6

3s2

3p6

4s1

.

Su nivel de valencia es el nivel cuatro, el último subnivel de la configuración es el “s” y el número de electrones de

valencia es uno. A partir de esta información ubicamos, respectivamente, al potasio en el periodo 4, en el bloque “s”;

por lo tanto le corresponde la serie A, es decir, es un elemento representativo, entonces su grupo es el IA.

(Compruébalo buscándolo en la tabla periódica).

109 BLOQUE 4

Cierre

Actividad: 3

Con base en la tabla periódica completen el siguiente cuadro.

Periodos

(nivel de energía) Inicia en Termina con No.de elementos

2 Li Ne 8

7

En equipo, desarrollen las siguientes actividades:



Utilizando la tabla periódica identifiquen: símbolo y número atómico de los elementos:

a) Familia de los metales alcalinos

b) Familia de los halógenos

c) Grupo del carbono

d) Familia del oxígeno

IA VIIA IVA VIA

Contesten las siguientes preguntas; si es necesario utilicen la tabla periódica.

¿Cuántos grupos o familias forman al bloque s? ¿Cómo se llaman?

________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________

¿Qué tipo de elementos conforman el bloque d?

________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________

¿Con qué relacionas s, p, d, f?

________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________

111 BLOQUE 4


En el siguiente esquema de tabla periódica, tracen las divisiones de los grupos, periodos y

bloques. Pueden utilizar diferentes colores para distinguir los bloques. Una vez que terminen los

trazos contesten lo siguiente:

¿Cuáles bloques de la tabla periódica agrupan a los elementos metálicos? ¿Cuántos grupos se encuentran en

ellos?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿En cuál periodo se encuentra el mayor número de elementos no metálicos? ________________________________

¿Cuáles de los siguientes elementos Be, Cs, Ar, Sr, F, I; tienen propiedades químicas

semejantes?________________________________________________________________________________________

Con base en su configuración clasifica a los siguientes elementos en metal o no metal.

a) 1s2

2s2

2p6

3s2

3p6

4s2

3d10

4p6

5s2

4d10

5p6

6s2

4f8

_______________________________________________________

b) 1s2

2s2

2p5

___________________________________________________________________________________

c) 1s2

2s2

2p6

3s2

3p6

4s2

___________________________________________________________________________


Evaluación


Saberes


Clasifica los elementos de la

tabla periódica en grupos,

periodos y bloques.


tabla periódica.

Relaciona la interpretación de la

configuración electrónica de los

elementos con su posición en la

tabla periódica.

Actúa en forma disciplinada.

Muestra actitud positiva en el

trabajo colaborativo y en clase.

Coevaluación


docente

Elemento Configuración Periodo Bloque Serie Grupo

22Ti

16S

10Ne

47Ag

A partir de la configuración electrónica de los siguientes elementos, determina su posición

en la tabla periódica:


113 BLOQUE 4


Principales familias de elementos.

Inicio

Actividad: 1

Objetivo: Observar las propiedades físicas de algunas sustancias para determinar si son metales o no metales.

Si es necesario investiguen qué significa: maleable, dúctil, metaloide, tenaz, semiconductor, conductor, metal, no

metal.

Ejemplo de

material y su uso

Estado de

agregación

Tenacidad

Frágil/Tenaz

Es maleable

Si / No

Es dúctil

Si / No

Es

brilloso

Si/ No

Clasifícalo

(metal, no metal,

metaloide)

Carbón, utilizado

para asar carne Sólido Frágil No No No No metal

Descripción de la actividad.

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Observen en sus casas y entorno; de lo observado, enlisten 10 materiales que utilicen

cotidianamente, regístrenlos en la siguiente tabla. Anoten sus principales propiedades y

clasifíquenlos, a partir de éstas en metal, no metal o metaloide. Describan sus

observaciones y lo que hayan realizado para decidir la clasificación.


Desarrollo

Los elementos en la tabla periódica.

El orden en que se presentan los elementos en la tabla periódica no es mera casualidad, es más bien un orden natural

ya que, en la naturaleza los elementos químicos se encuentran distribuidos de la misma forma como se observan en

la tabla periódica, lo cual ha sido de gran utilidad en la búsqueda de yacimientos de elementos y sus compuestos. En

los Montes Urales en Rusia, los geólogos han encontrado todos los elementos distribuidos tal y como están en la

tabla periódica, los gases como el hidrógeno y el helio se encuentran en la superficie y los demás elementos le siguen

en profundidad. Y en nuestro país, México, es muy conocido el hecho de que en Taxco se encuentran minas de plata

y muy cerca en la ciudad Iguala algunas minas de oro. De igual forma que en la tabla periódica, el oro y la plata se

localizan en el mismo grupo.

Uno de los principios fundamentales en Química, es el uso de la tabla periódica para correlacionar las características

generales de los elementos. De acuerdo con ciertas características comunes, los elementos se clasifican en metales,

no metales, gases raros o nobles y semimetales o metaloides.

De los elementos conocidos, sólo 25 son no metálicos; su química a diferencia de los metales, es muy diversa. A

pesar de que representan un número muy reducido, la mayoría de ellos son esenciales para los sistemas biológicos

(C, H, O, N, P y S principalmente) En el grupo de los no metales se incluye a los menos reactivos, los gases nobles.

Propiamente, el hidrógeno no es metal, no metal, ni gas noble y se le coloca en el grupo IA, aunque no forma parte de

los metales alcalinos.

Las propiedades de los metales y no metales se pueden explicar en función de su distribución electrónica. Por

ejemplo, el hecho de que los metales sean buenos conductores del calor y la electricidad, se debe a que tienen pocos

electrones de valencia (1, 2 o 3) y a que el núcleo no los atrae firmemente, pasando con facilidad de un átomo a otro.

En los no metales la situación es inversa, ya que tienen tendencia a atraer electrones.

Metales.

Los metales se ubican en la tabla periódica dentro de los grupos marcados como IA y IIA, así como en los grupos “B”

(elementos de transición). Los metales en su mayoría provienen de los minerales. Los metales más abundantes en la

corteza terrestre que existen en forma mineral son: aluminio, hierro, calcio, magnesio, sodio, potasio, titanio y

manganeso. El agua de mar es una rica fuente de iones metálicos como Na+

, Mg+

y Ca+

. La obtención del elemento

puro como el hierro, el aluminio, entre otros, se logra mediante procesos metalúrgicos.

Evaluación

Actividad: 1 Producto: Reporte de

observaciones. Puntaje:

Saberes


Identifica materiales,

metálicos, no metales y

metaloides.

Clasifica algunos materiales de

uso cotidiano.

Diseña una actividad experimental

y la relata por escrito.



Coevaluación


docente

115 BLOQUE 4

En forma de sustancias puras, sus características más notables son las siguientes:

Tienen lustre y brillo metálico.

A temperatura ambiente son sólidos, por lo general, con algunas excepciones como el galio.

Son maleables, es decir, se les puede golpear, prensar o martillar para obtener distintas formas de láminas sin

que se rompan.

Son dúctiles, lo que equivale a afirmar que pueden hacerse alambres delgados con ellos sin que se rompan.

Conducen el calor y la electricidad.

Cuando reaccionan químicamente con el oxígeno, forman óxidos con un carácter básico.

No metales.

Los no metales se encuentran dentro de los grupos IVA al VIIA y presentan características opuestas a las de los

metales. Algunos no metales se encuentran en todos los seres vivos: carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre en

cantidades importantes; otros son oligoelementos como el flúor, silicio, arsénico, yodo y cloro. En forma de sustancias

puras sus características más notables son las siguientes:

Son opacos, no poseen brillo metálico.

Pueden aparecer en cualquiera de los tres estados de la materia: sólido, líquido y gas.

Aquellos que son sólidos a temperatura ambiente no son dúctiles ni maleables.

Algunos de los no metales presentan el fenómeno de alotropía, el cual consiste en que un mismo elemento se

presenta en diferentes formas y con el mismo estado de agregación. Es el caso del carbono, que puede

presentarse en estado sólido como grafito o como diamante o como fullerenos.

En reacción con el oxígeno, forman óxidos con carácter ácido, también conocidos como anhídridos.

Varios no metales existen en condiciones ordinarias como moléculas diatómicas; en esta lista están incluidos

gases (H2, N

2, O

2, F

2, y Cl

2), un líquido (Br

2) y un sólido volátil (I

2).

Semimetales o metaloides.

A los elementos que tienen propiedades de los metales y no metales se les llama, metaloides. Pueden ser tanto

brillantes como opacos, y su forma puede cambiar fácilmente. Generalmente, los metaloides son conductores de

calor y de electricidad, de mejor manera que los no metales y no tan bien como los metales, por ello se les da el

nombre de semiconductores.

Para distinguir la ubicación de los metales, no metales y semimetales se acostumbra en algunas tablas periódicas

trazar una línea que parte desde el boro y, en forma escalonada, va bajando hasta llegar al ástato. De esta manera,

los elementos a la izquierda de esta línea son metales. Hacia arriba y hacia la derecha, tenemos a los no metales. Los

semimetales se ubicarían inmediatamente por encima o por debajo de esta línea.


Actividad: 2

Son semiconductores y no suelen

encontrarse en la naturaleza en forma

elemental.

Metales

La mayoría tienen alto punto de fusión,

conducen bien el calor y la electricidad, casi

todos son sólidos a temperatura ambiente.

No metales

Son los elementos más estables y no suelen

combinarse con otros elementos para

formar compuestos.

Metaloides

Forman moléculas diatómicas, son malos

conductores de la electricidad, casi todos

son gases a temperatura ambiente.

Gases nobles

Con base en las propiedades de los metales, no metales y metaloides, mencionados en el texto anterior;

completa la siguiente tabla periódica anotando el símbolo de cada elemento, de acuerdo con lo que se te

solicita en los siguientes puntos.

1. Elementos: opacos, con bajo punto de fusión y aparecen en los seres vivos en gran proporción.

2. Elementos que se encuentran en estado líquido a temperatura ambiente.

3. Elemento maleable, muy resistente a la corrosión, brilloso, se utiliza en la elaboración de bicicletas,

ventanas así como ollas y otros utensilios de cocina; es el metal más abundante en la corteza terrestre.

4. Metal de transición interna, posee 92 protones, es utilizado como combustible nuclear, es un elemento

raro en la naturaleza.

5. Grupo de no metales activos, llamados halógenos. Un ejemplo, el cloro aparece en muchos productos

caseros que pueden generar cloro gaseoso si no se manipulan correctamente.

6. Elemento importante biológicamente por intervenir en el metabolismo y formar parte de la hemoglobina,

además de que industrialmente es el metal más usado.

7. Elementos que presentan tanto característica de metal como de no metal.

8. Grupo de elementos menos reactivos.

Resuelve lo que se te pide a continuación:

Relaciona, uniendo con una línea, las propiedades con el grupo que mejor las represente.

117 BLOQUE 4

Los Isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen igual número de protones y electrones (igual número atómico) pero diferente número de neutrones

(difieren en su masa atómica).

Evaluación

Actividad: 2 Producto: Ejercicios de relación. Puntaje:

Saberes



tabla periódica e identifica las

características de los metales,

no metales y metaloides.

Establece las diferencias entre los

elementos.

Utiliza la tabla periódica.



Resuelve con precisión sus

labores escolares.

Autoevaluación


docente



Importancia socioeconómica en México de los metales, no metales y metaloides.

Los metales son muy útiles en la fabricación de herramientas, materiales de construcción, automóviles, etc.; pero los

no metales son igualmente útiles en nuestra vida diaria, como componentes principales de ropa, alimentos,

combustibles, vidrio, plásticos y madera. Los metaloides se usan con frecuencia en la industria electrónica.

Nuestro país sustenta buena parte de su economía en el uso de los metales, no metales y semimetales. En el México

prehispánico ya se conocían y utilizaban varios metales como el oro, la plata, el cobre, el estaño, el mercurio y el

plomo. Algunas de las joyas y objetos que datan de esa época dan cuenta de la pericia de los orfebres y artesanos.

En la época de la Colonia se fueron desarrollando muchos centros de explotación de minerales. Algunas ciudades,

como Pachuca, deben gran parte de su crecimiento a las minas de plata que existían en la región.

La minería es un conjunto de actividades del sector industrial que incluye operaciones de exploración y beneficio de

minerales. Es una actividad económica primaria, porque los minerales se toman directamente de la naturaleza. Existe

una amplia variedad de minerales en la Tierra. La naturaleza los presenta en lugares donde se acumulan, conocidos

como yacimientos, los cuales se encuentran al aire libre o en el subsuelo, a diferentes profundidades, o en el fondo

del mar.

Las 32 entidades federativas de la República Mexicana cuentan con yacimientos mineros. A nivel nacional destaca la

producción de 10 minerales (oro, plata, plomo, zinc, fierro, coque, azufre, barita y fluorita) seleccionados por su

importancia económica y su contribución a la producción nacional. Otros minerales que en México también destacan

por su volumen de producción son: molibdeno, carbón mineral, manganeso, grafito, dolomita, caolín, arena sílica,

yeso, wollastonita, feldespato, sal, diatomita, sulfato de sodio y sulfato de magnesio.

Los minerales se dividen en metálicos y no metálicos.

En la actualidad, México se ha consolidado como un importante productor de minerales como hierro, zinc, cobre,

plomo, manganeso y plata. De hecho, aunque existen otros elementos del producto nacional que generan muchos

recursos económicos, la minería y las industrias que procesan minerales se siguen constituyendo como un factor se

singular importancia.

Una de las tecnologías mexicanas más conocidas en el extranjero es el hierro esponja, que fue desarrollado por, Juan

Celada Salmón, cuando trabajaba para la compañía Hojalata y Lámina de Monterrey (HYLSA); consiste en un proceso

de reducción directa del mineral de hierro. El producto obtenido puede ser utilizado con gran ventaja en la producción

de aceros y algunos otros materiales relacionados. Cabe decir que dentro de la producción mundial de hierro, que

asciende a miles y miles de toneladas, la tecnología mexicana del hierro esponja sigue siendo líder.

119 BLOQUE 4

Cierre

Evaluación



Saberes


Identifica la utilidad e importancia

de los metales, no metales y

metaloides.

Practica la investigación

documental.

Interpreta información gráfica.

Promueve el uso racional de los

recursos.

Cumple con las tareas y los

plazos.

Coevaluación


docente

Actividad: 3

Investiguen en los datos de INEGI (internet o publicaciones), la producción nacional de

metales y no metales; también la importancia económica de esta producción.



Propiedades y tendencias periódicas.

Inicio

Evaluación


Saberes


Identifica la información que

ofrece la tabla periódica.

Obtiene información de la tabla

periódica.

Utiliza con eficiencia la tabla

periódica.

Autoevaluación


docente

Actividad: 1

( ) Masa atómica ( ) Nombre del elemento ( ) Número atómico ( ) Símbolo

Localiza al carbono en la tabla periódica y responde lo siguiente:

Grupo en el que se localiza_______________________________

El carbono se localiza en el bloque: _______________________

¿Es metal o no metal? ___________________________________

Periodo en que se encuentra: ____________________________

Menciona dos elementos que se espera presenten característica similares a la del carbono:

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué indica el color en que aparece el símbolo en la tabla periódica?

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué otros datos ofrece tu tabla periódica o la de tu libro sobre el carbono?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Relaciona los datos que ofrece la casilla de la tabla periódica

Anota la letra de la respuesta correcta dentro del paréntesis.

121 BLOQUE 4

Desarrollo

La tabla periódica moderna generalmente muestra el número atómico junto al

símbolo del elemento. La configuración electrónica de los elementos ayuda a explicar

la repetición de las propiedades físicas y químicas. La importancia y utilidad de la

tabla periódica radican en el hecho de que mediante el conocimiento de las

propiedades generales y las tendencias dentro de un grupo o un periodo, se pueden

predecir con bastante exactitud las propiedades de cualquier elemento, incluso

cuando el elemento no sea común; además se puede sugerir la síntesis de nuevos

productos.

La tabla periódica es una herramienta poderosa para el químico. Está organizada

sobre la base de las estructuras atómicas de los elementos. De modo que los

elementos que están en la misma columna (grupo) tienen configuraciones

electrónicas externas similares. Los cambios en la estructura electrónica, de una columna a otra, al pasar de izquierda

a derecha en la tabla varían en una forma predeterminada. Como las propiedades de los elementos se determinan por

sus configuraciones electrónicas, se puede predecir las propiedades de la mayoría de los elementos basándose en el

conocimiento del comportamiento de alguno de ellos.

A medida que se recorre la tabla periódica de izquierda a derecha; se

pasa de los metales a los metaloides y se llega a los no metales. Al bajar

al próximo periodo (renglón), el mismo patrón se repite. En otras palabras,

las propiedades son periódicas. Aparecen propiedades similares a ciertos

intervalos de número atómico, como lo propone la Ley Periódica

moderna. Estas propiedades deben estar en una estrecha relación con

las posiciones de los elementos en la tabla periódica. Algunas de estas

propiedades periódicas son el radio atómico, energía de ionización,

afinidad electrónica y electronegatividad.

El recorrido en la tabla periódica, que se utilizará durante este curso será;

para los renglones o periodos siempre de izquierda a derecha y en los

grupos o columnas de arriba hacia abajo.

A continuación se describen brevemente estas propiedades periódicas.

Radio atómico.

El radio atómico se define como la distancia comprendida entre el centro del núcleo y el nivel externo del átomo. El

tamaño de un átomo depende del entorno inmediato en el que se encuentre y de su interacción con los átomos

vecinos. El radio atómico de un elemento es la mitad de la distancia entre los centros de dos átomos vecinos.

En los grupos de la tabla periódica, el tamaño o radio atómico aumenta de arriba hacia abajo, conforme aumenta el

nivel de valencia, mientras que en los periodos disminuye de izquierda a derecha, debido a la contracción de la nube

electrónica al ser atraída por el núcleo, ya que de izquierda a derecha aumenta la fuerza nuclear al aumentar el

número de protones.

Lee detenidamente este

tema, lo requieres para

contestar la actividad 2


De este modo se observa que en el periodo 3 el elemento de mayor tamaño es el sodio (Na) y el menor es el argón

(Ar), al recorrer el periodo de izquierda a derecha. En el grupo II A encontramos que el de menor tamaño resulta ser el

berilio (Be) y el de mayor radio atómico es el bario (Ba).

No solo hay relación entre la configuración electrónica y las propiedades físicas, también hay una relación cercana

entre la configuración electrónica (una propiedad microscópica) y el comportamiento químico (una propiedad

macroscópica). Las propiedades químicas están determinadas por la configuración de los electrones de valencia de

sus átomos.

Energía de ionización o Potencial de ionización.

A esta propiedad también se le conoce como potencial de ionización y se define como la energía necesaria para

arrancar un (1) electrón a un átomo neutro y formar iones positivos o cationes.

Los átomos son eléctricamente neutros porque tienen igual número de protones (cargas positivas) y de electrones

(cargas negativas). Sin embargo, cuando en una reacción química el átomo pierde o gana electrones, obtiene una

carga eléctrica y se dice que se ha convertido en un ión. La carga del ión tendrá signo positivo cuando el átomo

pierda electrones y adquirirá carga negativa cuando gane electrones. A los iones positivos se les conoce como

cationes y a los iones negativos como aniones.

Al perder el átomo un electrón se convierte en un ion con carga positiva (o catión) debido a que el número de

protones es mayor al número de electrones es decir:

11Na, el número atómico indica que el sodio tiene 11 protones pero también 11 electrones es neutro, es decir la

suma de 11 cargas positivas y 11 cargas negativas da cero (neutro). Al perder un electrón tiene ahora 10 cargas

negativas y conserva las 11 positivas, por lo que adquiere carga positiva (catión) y se representa como Na+1

.

La energía de ionización es la energía mínima (en kJ/mol) que se requiere para quitar un electrón de un átomo en

estado gaseoso, en su estado fundamental. En otras palabras la energía de ionización es la cantidad de energía en

kilojoules que se necesita para quitar un mol de electrones a un mol de átomos en estado gaseoso.

123 BLOQUE 4

En esta definición se especifica el estado gaseoso de los átomos porque un átomo en estado gaseoso no está

influido por los átomos vecinos y, por lo tanto, no existen fuerzas intermoleculares (es decir, fuerzas entre las

moléculas) que deban tomarse en cuenta al realizar la medición de la energía de ionización. La magnitud de la energía

de ionización es una medida de que tan fuertemente esta unido el electrón al átomo. Cuanto mayor es la energía de

ionización es más difícil quitar el electrón. Para los átomos polielectrónicos la cantidad de energía requerida para

quitar el primer electrón del átomo en su estado fundamental, se denomina primera energía de ionización (I1) y los

subsecuentes electrones segunda energía, etc.

Cuando se quita un electrón a un átomo neutro (con el mismo número de protones y electrones) disminuye la

repulsión entre los electrones. Debido a que la carga nuclear (protones) permanece constante, se necesita más

energía para quitar otro (el segundo) electrón del ion cargado positivamente (al perder un electrón se convierte en

catión o ion positivo). Así las energías de ionización para un mismo átomo siempre aumentan en el siguiente orden:

I1< I

2 < I

3....

Las energías de ionización de los elementos ubicados en la tabla periódica, aumentan de izquierda a derecha, a

través de las filas o los periodos y disminuyen, de arriba hacia abajo, en las columnas o grupos.

Se observa que, salvo por algunas irregularidadades, la primera energía de ionización de los elementos de un periodo

aumenta a medida que aumenta el número atómico. Esta tendencia se debe al incremento de la carga nuclear

efectiva de izquierda a derecha (como en el caso de la variación de los radios atómicos). Una mayor carga nuclear

efectiva significa que el electrón externo es atraído con más fuerza y por lo tanto la primera energía de ionización es

mayor. Los máximos corresponden a los gases nobles, originada por su configuración electrónica estable en el

estado fundamental (para que un átomo sea estable debe tener todos sus orbitales llenos), explica el hecho de que la

mayoría de ellos son químicamente inertes. De hecho, el helio (1s2

) tiene la primera energía de ionización más elevada

de todos los elementos.


Linus Pauling

Afinidad electrónica.

Si para arrancarle un electrón a un átomo se requiere energía (energía de ionización), entonces: ¿qué pasa cuando un

átomo gana un electrón?

Cuando un átomo en estado gaseoso gana un electrón, desprende una cierta cantidad de energía convirtiéndose en

un átomo con carga negativa o anión. La cantidad de energía desprendida depende del tipo de átomo que gane ese

electrón.

La afinidad electrónica se define como: la cantidad de energía que se desprende cuando un átomo gaseoso gana un

electrón, para convertirse en un ion negativo o anión. La ecuación es:

La tendencia a aceptar electrones aumenta al moverse de izquierda a derecha en un periodo. Las afinidades

electrónicas de los metales por lo general son menores que las de los no metales. Dentro de un grupo la variación de

los valores es pequeña. Los halógenos (grupo VII A) tienen los valores más altos de afinidad electrónica. Esto no

sorprende si se observa que al aceptar un electrón, cada átomo de halógeno adquiere la configuración electrónica del

gas noble que aparece de inmediato a su derecha. Los valores de afinidad electrónica de los gases nobles se cree

que son cercanas a cero o son negativas.

Electronegatividad.

Linus Pauling (1901-1994), químico y físico estadounidense, descubrió que al formarse los

enlaces, los átomos atraen con mayor o menor fuerza hacia sí a los electrones enlazantes.

A esta característica, Pauling la llamo electronegatividad.

La electronegatividad es un número positivo que se asigna a cada elemento y muestra la

capacidad o fuerza del átomo para atraer y retener electrones de enlace. En la tabla

periódica el valor de estos números aumentan de izquierda a derecha, ya que los

halógenos (grupo VII A) son los más electronegativos, y el más electronegativo de todos

elementos es el flúor (F), al cual en la escala de la electronegatividad, se le asigna el

número 4. Los menos electronegativos (más electropositivos) son el cesio (Cs) y el francio

(Fr).

125 BLOQUE 4

Evaluación


Saberes


Caracteriza las propiedades

periódicas.

Redacta la definición de las

propiedades periódicas. Se expresa con exactitud.

Autoevaluación


docente

Define radio atómico. ¿Tiene un significado preciso el tamaño de un átomo?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Define energía de ionización.

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Define afinidad electrónica.

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Por qué la afinidad electrónica y la energía de ionización se miden en átomos en estado gaseoso?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué diferencia existe entre un ion positivo y un ion negativo?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Indica si tienden a aceptar, ceder o compartir electrones los elementos que tienen:

Electronegatividad muy baja, como los metales.__________________________________________________________

Electronegatividad muy alta, como los no metales.________________________________________________________

Contesta brevemente las siguientes preguntas.

Actividad: 2


Radio atómico (A)

Carácter metálico (A)

Carácter no metálico (D)

Electronegatividad (D)

Afinidad electrónica (D)

Energía de ionización (D)

En la tabla periódica la electronegatividad varía de la misma forma que el potencial de ionización y la afinidad

electrónica; las tres aumentan de izquierda a derecha en los periodos y disminuyen de arriba hacia abajo en los

grupos. El tamaño atómico tiene comportamiento inverso, aumenta de arriba hacia abajo en los grupos y disminuye

de izquierda a derecha en los periodos.

Tabla de variación de las propiedades de los elementos en la tabla periódica.

D = Disminuye A = aumenta

Radio atómico (D)

Carácter metálico (D)

Carácter no metálico (A)

Electronegatividad (A)

Afinidad electrónica (A)

Energía de ionización (A)

127 BLOQUE 4

Cierre

Evaluación


Saberes


Describe las propiedades

periódicas y su variación en la

tabla periódica.

Relaciona las propiedades

periódicas con respecto a la

ubicación de los elementos en la

tabla.

Realiza con precisión sus labores

escolares.

Autoevaluación


docente

Actividad: 3

Es el grupo de la tabla periódica en el que se encuentran los elementos de mayor electronegatividad:

___________________________________________________________________________________________________

De todos los elementos del cuarto periodo (K hasta Kr) indica:

¿Cuál tiene mayor electronegatividad?__________________________________________________________________

¿Cuál tiene el menor radio atómico?____________________________________________________________________

¿Cuál es el metal más activo?_________________________________________________________________________

¿Cuál tiene la mayor energía de ionización?______________________________________________________________

¿Cuál es el elemento de mayor afinidad electrónica?______________________________________________________

¿Cuáles elementos son metaloides?____________________________________________________________________

De todos los elementos del grupo IV A o columna 14 (C hasta Pb) indica:

¿Cuál es el elemento más electronegativo?______________________________________________________________

¿Qué elemento tiene el menor tamaño atómico?__________________________________________________________

¿A cuál elemento resulta más difícil quitarle un electrón?___________________________________________________

Los elementos semiconductores:______________________________________________________________________

Elementos no metálicos:______________________________________________________________________________

Elementos metálicos:_________________________________________________________________________________

¿Cuál de los siguientes átomos: oro (Au), cobre (Cu) o plata (Ag), tiene el mayor radio atómico?

___________________________________________________________________________________________________

¿Cuáles de los siguientes elementos es el de menor afinidad electrónica: el magnesio (Mg), argón (Ar), aluminio

(Al), fósforo (P) o sodio (Na)? _________________________________________________________________________

Con base en la variación de las propiedades periódicas en la tabla periódica, contesta los

siguientes cuestionamientos.

Interpreta enlaces químicos e interacciones moleculares.


Distingue los diferentes modelos de enlace interatómicos e intermoleculares, relacionando

las propiedades macroscópicas de las sustancias con el tipo de enlace que presentan.

Atributos:






gráficas.





fenómenos.



información.









reflexiva.




130 INTERPRETA ENLACES QUÍMICOS E INTERACCIONES MOLECULARES


¿Cómo se unen los átomos?

Inicio

Evaluación


Saberes


Identifica los electrones de

valencia. Elabora estructuras de Lewis.

Valora la representación simbólica

utilizada en Química.

Autoevaluación

C MC NC

Calificación otorgada por el docente

Observa y analiza la configuración de los gases nobles. Contesta lo que se te solicita a

continuación.

2He 1s

2

10Ne 1s

2

2s2

2p6

18Ar 1s

2

2s2

2p6

3s2

3p6

36Kr 1s

2

2s2

2p6

3s2

3p6

4s2

3d10

4p6

54Xe 1s

2

2s2

2p6

3s2

3p6

4s2

3d10

4p6

5s2

4d10

5p6

86Rn 1s

2

2s2

2p6

3s2

3p6

4s2

3d10

4p6

5s2

4d10

5p6

6s2

4f14

5d10

6p6

A partir de la configuración algebraica de los gases nobles, escribe la configuración puntual o de Lewis para cada

uno de ellos.

¿Qué presentan en común las configuraciones de los gases nobles?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué observas en la configuración del sodio si le quitamos el electrón de valencia?

11Na 1s

2

2s2

2p6

3s1

1s2

2s2

2p6

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Con base en la observación de las configuraciones de los gases nobles, ¿a qué asocias el término octeto?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Actividad: 1

131 BLOQUE 5

Desarrollo

Los átomos se han considerado hasta ahora como partículas aisladas, pero realmente en su gran mayoría se

encuentran unidos con otros átomos de la misma especie, formando las moléculas de las sustancias llamadas

elementos o con otros de distinta especie, formando moléculas de las sustancias llamadas compuestos. Pero, ¿qué

es aquello mantiene unidos a los átomos o a las moléculas?

Para comprender y poder explicar cómo los átomos se unen para formar las sustancias sencillas o las sustancias

compuestas. Los estudiosos de la química han establecido un modelo teórico que permite explicar lo que ocurre

cuando se unen los átomos. A este modelo teórico se le ha llamado enlace químico, y se define como “la fuerza de

atracción que mantiene unidos a los átomos o iones o a las moléculas en las sustancias”. Diversos estudios han

determinado que los enlaces químicos se forman mediante las interacciones entre los electrones de valencia de los

átomos que se unen. Y dichos estudios también han determinado que dependiendo del tipo de enlace que une a los

átomos o a las moléculas, serán las propiedades de la sustancia que forman.

Para el entendimiento del modelo teórico del enlace químico, la configuración electrónica del nivel más externo de los

átomos, ya conocido como nivel de valencia, juega un papel decisivo. De esta configuración depende el tipo de

enlace que se forme.

Los gases nobles o inertes presentan una distribución electrónica con los orbitales “s” y “p” ocupados por completo

(s2

p6

), a esto se atribuye la razón de su máxima estabilidad. Los demás elementos poseen niveles de valencia con

orbitales “s” o “p” incompletos y de allí su mayor o menor inestabilidad o reactividad.

La formación espontánea de un enlace químico entre átomos, es una manifestación de la tendencia de cada átomo a

alcanzar el ordenamiento electrónico más estable posible, simulando así a los gases nobles o

inertes.

Regla del octeto.

En 1916 Gilbert Lewis y Walther Kossel propusieron esquemas muy similares para explicar el

enlace entre átomos; ambos establecieron que los átomos interaccionaban para modificar el

número de electrones en sus niveles electrónicos externos, con la finalidad de lograr una

estructura electrónica similar a la de un gas noble. A esta propuesta se le conoce como la teoría o

regla del octeto o regla de las especies isoelectrónicas por el caso del Helio.

La estructura de un gas noble consta de ocho electrones en el nivel más externo, con excepción del Helio, cuyo nivel

completo consiste sólo de dos electrones. Con lo que se atiende a elementos como son el

Hidrógeno, Litio, Berilio y Boro.

En conclusión todos los elementos tienden a adquirir una configuración electrónica estable, similar

a la estabilidad que presentan los elementos llamados gases nobles o inertes, por lo que los

átomos de aquellos elementos distintos a los gases nobles lo logran interactuando mediante

enlaces químicos con otros átomos y para ello lo hacen cediendo, aceptando o compartiendo uno

o más electrones.

El enlace químico entre los átomos se conoce como enlace atómico. Existen tres tipos

importantes de enlace atómico que permiten formar a un compuesto; estos son: iónico, covalente y metálico.

Las propiedades periódicas de los elementos; potencial de ionización, afinidad electrónica y electronegatividad,

permiten hasta cierto punto definir el comportamiento de los átomos al momento de presentar un posible enlace; es

así cómo aquellos átomos con bajo potencial de ionización, baja afinidad electrónica y baja electronegatividad, se

comportan cediendo uno o más electrones. Los átomos con alto potencial de ionización, alta afinidad electrónica y

alta electronegatividad, se comportan aceptando uno o más electrones, cuando estas propiedades entre los átomos a

enlazarse, son muy similares, lo que sucede es que pueden compartir uno o más electrones.


Configuración puntual o estructura de Lewis.

Solo los electrones de valencia son los que participan en la formación de los enlaces químicos. En la estructura de

Lewis (configuración puntual o de Lewis revisada en el bloque 3) los electrones de los orbitales externos se

representan por medio de puntos alrededor del símbolo del átomo. Estas estructuras sirven para ilustrar enlaces

químicos. Consiste en representar por medio de puntos a los electrones de valencia, donde el símbolo químico del

elemento representa al núcleo del mismo. Para distinguir los electrones de valencia de un átomo se usan puntos de

un color diferente a los puntos que representan a los electrones de valencia del otro átomo.

La estructura de Lewis puede ser empleada para representar tanto los enlaces iónicos como los enlaces covalentes.

En los enlaces electrovalentes se señala con una flecha la transferencia del electrón, del átomo menos electronegativo

al de mayor electronegatividad. En el caso de los enlaces covalentes, los electrones que se comparten se colocan

entre los símbolos de los átomos y pueden ser representados por un par de puntos, o un guión, cada guión

representa un par de electrones compartido o un enlace covalente.

Tipos de enlace.

Modelo de enlace iónico.

El enlace iónico ocurre cuando hay transferencia completa de uno o más electrones de un átomo a otro. El átomo que

pierde electrones deberá ser el de menor electronegatividad y se transforma en un ion positivo o catión, y el que

acepta electrones deberá ser el de mayor electronegatividad y se convierte en un ion negativo o anión. El número de

electrones perdidos o ganados dependerá de las necesidades del átomo para cumplir con la regla de las especies

isoelectrónicas, a su vez esa tendencia determina la valencia o capacidad de combinación del elemento.

Na - 1e–

Na+1

Mg - 2e–

Mg+2

F + 1e–

F–1

O + 2e–

O–2

En el momento en el que se forman los iones (+) y (-), se experimenta una fuerza de atracción de los iones de distinta

carga con carácter electrostático y por eso el enlace iónico se llama también electrovalente. Se considera que el

enlace es electrovalente cuando su porcentaje de electrovalencia es del 50% o mayor.

El porcentaje de electrovalencia, en la unión de dos elementos, se puede calcular en forma aproximada con el uso de

la siguiente tabla.

Porcentajes de electrovalencia.

Dif. Electr. 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

Porcentaje 0.5 1 2 4 6 9 12 15 19 22 26 30 34 39 43 47

Dif. Electr. 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2

Porcentaje 51 55 59 63 67 70 74 76 79 82 84 86 88 89 91 92

133 BLOQUE 5

Por ejemplo, la electronegatividad del sodio (Na) es 0.9 y la del cloro (Cl) 3.0, por tanto su diferencia es: 3.0–0.9=2.1

lo que da como resultado en la tabla un porcentaje de 67%; el compuesto NaCl se une por tanto por un enlace iónico

o electrovalente, es decir, su porcentaje de electrovalencia es mayor de 50%.

Otra forma de interpretar esta relación de electronegatividad sería: si la diferencia de electronegatividad es 1.7 o

mayor, el enlace es iónico; si la diferencia es menor a 1.7, se tiene un enlace covalente con cierta polaridad o polar; si

la diferencia es igual a cero, es un enlace 100% covalente y con cero de polaridad o no polar. Por ejemplo:

Determinación del enlace a partir de la electronegatividad.

Elementos Diferencia de electronegatividad Tipos de enlace

Na y Cl 3.0 – 0.9 = 2.1 Iónico

S y O 3.5 – 2.5 = 1.0 Covalente polar

N y N 3.0 – 3.0 = 0 Covalente no polar

En conclusión la formación de un compuesto iónico se debe a la reacción entre átomos de un metal con átomos de

un no metal. El átomo del metal al transferir electrones queda con carga positiva (catión) y el átomo del elemento no

metálico al aceptar electrones queda con carga negativa (anión); entonces, con la atracción de las fuerzas

electrostáticas se forma el enlace entre iones o sea un enlace iónico, tal como se observa en la unión del sodio (metal)

y el cloro (no metal); para formar el cloruro de sodio (NaCl):

Ejemplos de sustancias que presentan este tipo de enlace son: las sales, los óxidos metálicos y las bases que

contienen un metal y un no metal, como NaCl, CaF2, K

2O, BaS, NaOH, Ca(OH)

2. Como se observa, los elementos de

los grupos I y II se unen con elementos de los grupos VII y VI.


Propiedades de los compuestos iónicos.

Propiedades de los compuestos con este tipo de enlace:

Las sustancias iónicas se encuentran en la naturaleza formando redes cristalinas de forma geométrica (cúbica,

rómbica, hexagonal), por tanto son sólidas y se presentan en forma de cristales.

La atracción entre iones es muy fuerte, lo que hace difícil separarlos, para lograrlo se requieren de grandes

cantidades de energía por lo que las temperaturas de fusión y de ebullición son muy elevadas.

Fundidos o en solución acuosa, son buenos conductores de la corriente eléctrica, por lo que se les considera

electrolitos.

Son solubles en disolventes polares como el agua.

En solución son químicamente activos.

Actividad: 2

Resuelve lo siguiente.

Utilizando la tabla periódica y los porcentajes de electronegatividad, determina del siguiente listado qué

compuestos se formaron por enlace iónico.

Compuesto Enlace iónico

(compuesto iónico) Si/No

MgO

CaCl2

NO

KBr

CuF

HI

135 BLOQUE 5

Evaluación


Saberes


Identifica si un compuesto

presenta enlace iónico.

Realiza ejercicios en los que

demuestra la formación del

enlace iónico utilizando

estructuras de Lewis.

Valora la utilidad de los modelos

teóricos para explicar la

estructura de la materia.

Autoevaluación


docente


Representa, con la estructura de Lewis, la formación del enlace de los compuestos iónicos del

cuadro anterior.

Explica la aplicación de la regla del octeto en la formación de los compuestos: MgO y KBr.

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

Marca con una X las sustancias que en solución acuosa conducen la corriente eléctrica:

NaCl CO2 CaO Ba ClO

CaS PtF NO LiCl N2


El modelo de enlace covalente.

¿Cómo se combinan los átomos de los elementos que tienen similar electronegatividad?

Además de los compuestos iónicos, existe otro tipo de compuestos en los cuales los átomos están unidos por un

enlace covalente. Los átomos que se unen por enlace covalente forman unidades de compuesto llamadas moléculas.

Una molécula es “un conglomerado eléctricamente neutro de dos o más átomos unidos mediante enlaces covalentes,

que se comporta como una sola partícula”.

Los átomos que se unen mediante enlace covalente también deben cumplir con la regla del octeto, con excepción del

hidrógeno, que sólo acepta dos electrones en su capa de valencia.

A diferencia del enlace iónico, donde los átomos adquieren la configuración de gas noble mediante la pérdida o

ganancia de electrones de valencia, en el enlace covalente los átomos logran lo anterior al compartir los electrones de

valencia que forman el enlace, de ahí el nombre de enlace covalente. Se puede decir que el enlace covalente es “la

fuerza de atracción entre dos átomos como resultado de compartir uno o más pares de electrones”.

El enlace covalente es más común entre átomos de la misma especie o entre especies semejantes; esto es, los

átomos con electronegatividades iguales (mismo elemento) o ligeramente diferentes, pueden formar moléculas

compartiendo uno o más pares de electrones.

Los compuestos son covalentes cuando su porcentaje de electrovalencia es menor del 50%.

¿Cuántos tipos de enlace covalente hay?

En los enlaces covalentes entre átomos sólo participan los electrones de valencia. Por ejemplo: la molécula de flúor,

F2. La configuración electrónica del F es 1s

2

2s2

2p5

, cada átomo de F tiene siete electrones de valencia y por lo tanto

sólo hay un electrón desapareado, de tal manera que la formación de la molécula de F2, se representa

En la formación de la molécula de F2 sólo participan dos electrones de valencia. Los demás electrones no enlazantes

son denominados pares libres, es decir, pares de electrones de valencia que no participan en la formación del enlace

covalente, teniendo como consecuencia tres pares de electrones libres por cada átomo de flúor.

Los átomos pueden formar distintos tipos de enlaces covalentes, y esto de acuerdo al número de pares de electrones

que comparten, por lo que tenemos: covalente sencillo o simple si se comparte sólo un par de electrones; covalente

doble al compartir dos pares de electrones y covalente triple si son tres los pares de electrones compartidos. En los

ejemplos se señalan los electrones con punto y cruz para distinguir qué átomo los aporta:

En caso extremo de que los pares electrónicos de enlace fueran aportados por un solo átomo, como el caso del ion

NH4

+

, en el cual el átomo de nitrógeno aporta el par de electrones al enlace con el ion H+

, tal y como se muestra en la

siguiente figura:

137 BLOQUE 5

A este tipo de enlace covalente se le denomina coordinado o dativo. El átomo que aporta la pareja de electrones

recibe el nombre de donante y el que los recibe, aceptor.

Enlace covalente no polar

Los electrones compartidos en una molécula formada por dos átomos iguales se encuentran atraídos con la misma

fuerza por los dos núcleos, debido a que la diferencia de electronegatividad es cero. Esto implica que cada uno de los

átomos ejerce la misma atracción sobre el par electrónico y el mismo estará, en promedio, a igual distancia entre

ambos núcleos, es decir que se presenta una compartición electrónica simétrica. Esto sucede en moléculas como H2,

Cl2, O

2, o N

2. Los enlaces se denominan no polares, son covalentes 100% puros y se encuentran siempre en

moléculas formadas por átomos idénticos.

Enlace covalente polar

Se forma cuando dos átomos no metálicos de diferente electronegatividad comparten electrones y uno de ellos tienen

una afinidad más fuerte por los electrones, que su pareja de enlace, lo que provoca que la nube electrónica se

deforme y tenga una mayor densidad en el átomo más electronegativo, originando polos en las moléculas, uno con

carga parcial positiva y otro con carga parcial negativa. Por ejemplo la molécula formada por hidrógeno y cloro (HCl),

la electronegatividad del cloro es 3 y el valor de la electronegatividad del hidrógeno es 2.1. Por ello la carga parcial

negativa es para el cloro y la densidad de la nube electrónica se carga al lado del cloro.

¿Cómo se representa el enlace covalente?

Construye la estructura de Lewis, donde representes los enlaces covalentes con guiones (cada guión representa un

par de electrones enlazantes) y los electrones libres (no enlazantes) con puntos, esta estructura también se conoce

como geometría electrónica. Los pasos a seguir son los siguientes:

1. El primer paso para dibujar la estructura de Lewis es determinar el número de electrones necesarios para unir los

átomos; esto se hace agregando los electrones de valencia de los átomos en la molécula.

2. Conectar con uniones simples los otros átomos de la molécula al átomo central.

3. Completar la capa de valencia del átomo más exterior de la molécula.

4. Colocar los electrones remanentes en el átomo central:

Si la capa de valencia del átomo central está completa, lograste dibujar una estructura aceptable de Lewis.

Si la capa de valencia del átomo central no está completa, usa un par en uno de los átomos exteriores para

formar un doble enlace entre el átomo exterior y el central. Continúa este proceso de hacer enlaces múltiples

hasta que la capa de valencia del átomo central esté completa.

A continuación se representa la estructura de Lewis para: Cl2, O

2, N

2, H

2SO

4


Actividad: 3

Actividad 3:

Indica si el enlace covalente de las siguientes moléculas es polar o no polar.

Molécula Enlace

Br2

H2S

O3

CH4

PH3

Representa la estructura de Lewis para las anteriores moléculas

Resuelve los siguientes ejercicios sobre enlaces covalentes.

139 BLOQUE 5

Evaluación

Actividad: 3 Producto: Ejercicios de representación

de enlaces. Puntaje:

Saberes


Identifica las características de los

distintos tipos de enlaces

covalentes.

Realiza ejercicios en los que se

demuestra la formación del enlace

covalente utilizando estructuras de

Lewis.

Valora la utilidad de los

modelos teóricos para explicar

la estructura de la materia.

Autoevaluación


docente

Geometría molecular.

Las moléculas de distintas sustancias poseen diferentes formas, y éstas se deben a que

los átomos, cuando se unen entre sí, adoptan muy diferentes distribuciones geométricas

en el espacio. En general los ángulos y las longitudes de los enlaces se determinan

experimentalmente, pero existe una teoría que permite predecir la geometría electrónica y

molecular. La teoría que pronostica cómo se orientan en el espacio los pares de

electrones compartidos y no compartidos que rodean al átomo central, en términos de

repulsiones entre dichos pares, se denomina teoría de la repulsión de los pares de

electrón de valencia (TRPEV) propuesta por el canadiense Ronald Gillespie.

¿De qué manera podemos determinar cuál puede ser la geometría molecular de un

compuesto? Lo primero que se debe hacer es contar cuántos enlaces presenta la

molécula y cuántos pares de electrones no enlazantes rodean al átomo central. Con esta

información, utilizar el siguiente cuadro donde se encuentra la clase de geometría

molecular que le corresponde:


Ronald Gillespie

Dibuja la orbital molecular para las moléculas: HBr y N2


Para predecir entonces la geometría molecular de acuerdo al modelo TRPEV debemos de seguir las siguientes reglas:

Dibujar la estructura de Lewis de la molécula.

Contar los pares de electrones solitarios alrededor del átomo central.

Contar los pares de electrones formando enlaces.

Calcular los pares totales de electrones.

Visualizar la geometría con la combinación de los pares compartidos y solitarios de

acuerdo a la tabla anterior. (Descripción de la estructura molecular).

Ejemplo: determinar la geometría molecular del CCl4

1. Determinamos la estructura de Lewis

2. Se cuentan los pares de electrones solitarios en el átomo central que en este caso es el Carbono, con 0 pares.

3. Se cuentan los pares de electrones compartidos, cada enlace es un par, de manera que en este ejemplo son 4.

141 BLOQUE 5

4. Utilizando la tabla, se observa que la geometría molecular es tetraédrica, como se aprecia en la figura:

Propiedades de los compuestos covalentes.

Al disolverse no forman iones y por ello no se comportan como electrolitos (no conducen la energía eléctrica)

Pueden presentarse prácticamente en cualquier estado de agregación: sólido, líquido y gas.

Los sólidos covalentes macromoleculares tienen altos puntos de fusión y ebullición, son duros, malos

conductores y en general insolubles.

Presentan variados puntos de ebullición, aunque generalmente son bajos.

Se disuelven en solventes polares o no polares, dependiendo si el compuesto tiene enlace covalente polar o no

polar, respectivamente.

A continuación se presentan por separado las propiedades de compuestos polares y no polares:

COVALENTES POLARES COVALENTES NO POLARES

Existen en los tres estados de agregación. Generalmente existen en forma gaseosa.

Tienen gran actividad química. Presentan actividad química media.

Son solubles en agua. Son prácticamente insolubles en agua.

Disueltos en agua permiten el paso de la corriente

eléctrica pero no con la intensidad con la que lo hacen

los compuestos iónicos por lo que a los compuestos

covalentes polares también se les llama electrolitos

débiles.

En estado líquido no permiten el paso de la corriente

eléctrica.

Presentan puntos de fusión y ebullición bajos pero más

altos que los no polares.

Sus puntos de fusión y ebullición son muy bajos.

Modelo del enlace metálico.

Tres cuartas partes de los elementos del sistema periódico son metales, constituyendo así el grupo más extenso. El

papel que estas sustancias han tenido en el desarrollo de la humanidad es tan importante que incluso se distingue

entre la edad de piedra, la edad de bronce y la del hierro.

Una de las cualidades de los metales es la de tener uno, dos o hasta tres electrones en su nivel de valencia.

Generalmente los metales tienden a ceder sus electrones de valencia a otros átomos, como ya se revisó en el enlace

iónico. Entonces surge la pregunta: ¿cómo es que pueden unirse entre átomos metálicos?


Mar de electrones

Los metales presentan un tipo de enlace característico que les permite exhibir propiedades como conductividad

eléctrica, maleabilidad, dureza, entre otras. Para explicar el enlace metálico se han elaborado dos teorías: la teoría del

mar de electrones y la teoría de bandas. De acuerdo con la teoría del mar de electrones, los electrones de valencia

están localizados en todo el cristal, de tal manera que este enlace se considera como una serie de iones positivos

(núcleos) rodeados por un “mar” de electrones móviles.

Modelo del mar de electrones

La alta conductividad eléctrica de los metales se explica fácilmente, considerando que sus electrones de valencia se

encuentran libres para moverse cuando se les aplica un potencial eléctrico. La alta conductividad térmica de los

metales es también una consecuencia de los electrones libres que pueden adquirir gran energía, moverse

rápidamente a través del cristal y, por tanto, transportar el calor.

Teoría de bandas

Según la teoría de bandas, como los átomos metálicos poseen un pequeño número de electrones de valencia con los

cuales pueden unirse a los átomos vecinos, se requiere un amplio reparto de la superposición de orbitales atómicos

de energía equivalente con los átomos adyacentes, lo cual supone que, por ejemplo, si los electrones de un

determinado átomo metálico ubicados en los orbitales 1s se mezclaran con los orbitales 1s de los átomos vecinos, en

consecuencias se formará a lo largo del metal una banda de energía que ya no pertenece a un átomo en concreto,

sino a todos los átomos participantes. Las bandas de energía se forman con orbitales de energía similar y por esa

razón pueden llegar a establecerse varias bandas, cada una de ellas con un nivel de energía distinto. Los orbitales así

formados poseen dos electrones cada uno y se van llenando, en orden de menor a mayor energía, hasta agotar el

número de electrones disponibles. Cada una de las bandas tiene un margen de valores de energía y para que un

electrón forme parte de una banda debe poseer una cantidad de energía adecuada. A veces, dependiendo del metal,

se dan interrupciones de energía entre las bandas porque algunos electrones no tienen acceso a ese nivel. Partiendo

de lo anterior se entiende que las bandas con mayor energía no están llenas de electrones.

Cuando un átomo absorbe energía térmica, algunos electrones se desplazan a las bandas de mayor energía; este

fenómeno es el que explica la elevada conductividad térmica y eléctrica de los metales.

143 BLOQUE 5

Evaluación

Actividad: 4 Producto: Representaciones

moleculares. Puntaje:

Saberes


Identifica la geometría molecular a

partir de la estructura de Lewis.

Desarrolla ejercicios en los que

muestra la estructura de Lewis y la

geometría molecular de

compuestos covalentes.

Dibuja la geometría molecular de

compuestos sencillos.

Valora la utilidad de los

modelos teóricos.

Autoevaluación


docente

Con base en la estructura de Lewis que se te proporciona del BF3, encuentra su geometría

molecular, con apoyo de la tabla: “Descripción de la estructura molecular”.

Su geometría molecular es:

Utilizando la estructura de Lewis, desarrolla la representación del enlace entre los átomos que forman las

moléculas de: agua (H2O), metano (CH

4) y dióxido de carbono (CO

2); una vez que hayas realizado el enlace,

dibuja la geometría de esta molécula.

Agua H2O Metano CH

4 Dióxido de carbono CO

2

Realiza los siguientes ejercicios, sobre estructura de Lewis y geometría molecular.

Actividad: 4


Actividad: 5

Elabora un mapa conceptual sobre el enlace metálico. Entrégalo a tu profesor para su

retroalimentación.

145 BLOQUE 5

Evaluación

Actividad: 5 Producto: Mapa conceptual. Puntaje:

Saberes


Compara las teorías que explican

el enlace metálico. Explica el enlace metálico.


teóricos.

Autoevaluación


docente

Cierre

Actividad: 6


http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/

curso/materiales/enlaces/activfinal.htm

Clasifiquen los siguientes compuestos por tipo de enlace y representen la formación del enlace

químico correspondiente, utilizando la estructura de Lewis: Al2O

3, CCl

4, O

3, LiCl, NaBr, N

2, SnBr

4,

CrO, TeO2 y NO

2.

Iónicos Covalentes polar Covalente no polar

En equipo. Resuelva los siguientes ejercicios.

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/activfinal.htm

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/activfinal.htm



Registren los datos solicitados en la tabla, sobre enlaces atómicos. Consulta diversas fuentes de

información.

Tipo de enlace Características Ejemplos

Iónico

Covalente

Metálico

147 BLOQUE 5

Evaluación

Actividad: 7 Producto: Completar relación. Puntaje sugerido:

Saberes


Identifica las propiedades de los

compuestos iónicos y covalentes.

Establece la relación entre el tipo

de enlace y las propiedades de

los compuestos.

Participa propositivamente en el

trabajo de grupo.

Realiza las labores escolares en

forma ordenada.

Autoevaluación


docente

Evaluación

Actividad: 6 Producto: Tabla de contenido. Puntaje:

Saberes


Distingue los tipos de enlaces

atómicos.

Clasifica compuestos por el tipo

de enlace.

Representa los enlaces, por

medio, de la estructura de Lewis.

Participa propositivamente en

el trabajo de grupo.

Realiza las labores escolares

en forma ordenada.

Coevaluación


docente

Actividad: 7

1) Conduce la electricidad en estado sólido. ____________________________________________________________

2) Es un aislante____________________________________________________________________________________

3) Tiene punto de fusión muy alto______________________________________________________________________

4) Es un semiconductor _____________________________________________________________________________

5) Los electrones entre los átomos del compuesto están compartidos en forma desigual

________________________________________________________________________________________________

6) Tiene un punto de fusión bajo_______________________________________________________________________

7) Se disuelve en solvente no polar ____________________________________________________________________

8) En solución conduce la electricidad__________________________________________________________________

9) Se presenta como cristal geométrico ________________________________________________________________

10) La nube electrónica se comparte por igual entre sus átomos ____________________________________________

Para cada una de las siguientes propiedades, escribe si describen a un compuesto iónico,

covalente (polar o no polar) o metálico.



Atracción entre moléculas.

Inicio

Actividad: 1

¿Qué es una molécula?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Cómo se forman las moléculas?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué tipos de moléculas existen?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Cómo se representan las moléculas?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué es una fórmula? Describe sus componentes.

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué formas pueden presentar las diferentes moléculas?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Resuelve el siguiente cuestionario. Para resolverlo puedes investigar en libros de química

general o química inorgánica o en diccionarios especializados.

149 BLOQUE 5

Evaluación


Saberes


Caracteriza las moléculas. Resuelve cuestionario.

Responde con exactitud.

Se expresa por escrito, con

propiedad.

Autoevaluación


docente

Desarrollo

Los átomos, al unirse mediante enlaces covalentes, forman unidades moleculares. Así, por ejemplo, se sabe que

cuando el hidrógeno reacciona con el oxígeno se obtiene agua y que cada molécula de agua está formada por dos

átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos mediante enlaces covalentes. Sin embargo, el agua es una sustancia

que además de encontrarse en estado gaseoso puede ser líquida o sólida, de modo que se plantea la incógnita de

cuál es el mecanismo mediante el cual las moléculas de agua se unen entre sí, ya que si no existiera ninguna fuerza

de enlace entre ellas el agua siempre se encontraría en estado gaseoso. El mismo tipo de razonamiento puede

hacerse para el caso de otras sustancias covalentes. Por otra parte, muchas sustancias covalentes que a temperatura

y presión ambientales se hallan en estado gaseoso, cuando se baja la temperatura lo suficiente pueden licuarse o

solidificarse. ¿Cómo se unen entonces las moléculas?

Para entender los enlaces moleculares, es necesario conocer qué es una molécula y además distinguir que existen

moléculas polares y no polares.

Como consecuencia de la estructura que presentan las moléculas, se producen entre ellas diferentes fuerzas de

atracción. Estas fuerzas son de distinta intensidad y mantienen más o menos unidas a las moléculas entre sí,

determinando las propiedades de las sustancias.

Una medida cuantitativa de la polaridad es un momento dipolo. El momento dipolo de una molécula formada por tres

o más elementos está determinado tanto por la polaridad de sus enlaces como por su geometría. Las moléculas

diatómicas que contienen átomos de elementos diferentes (por ejemplo, HCl, CO y NO) tienen momento dipolo y se

dice que son moléculas polares. Las moléculas diatómicas que contienen átomos del mismo elemento (por ejemplo,

H2, O

2 y F

2) son moléculas no polares porque no presentan momento dipolo.

Las fuerzas intramoleculares mantienen juntos a los átomos de una molécula, estabilizan a las moléculas individuales

en tanto que las fuerzas intermoleculares son las principales responsables de las propiedades macroscópicas de la

materia.

La polaridad química es una propiedad de las moléculas que representa la desigualdad de las cargas eléctricas en la

misma. Esta propiedad se relaciona con otras propiedades como la solubilidad, punto de fusión, punto de ebullición,

etc. La polaridad influye en el estado de agregación. Las moléculas polares se disuelven fácilmente en disolventes

polares y no lo hacen en disolventes no polares. El disolvente polar por excelencia es el agua, así que las sustancias

polares son hidrosolubles o hidrófilas, mientras las no polares son hidrófobas.


Las fuerzas de atracción intermoleculares se denominan fuerzas de Van Der Waals, en honor de

Johannes Diderik Van Der Waals, quien desarrolló la ecuación para predecir la desviación de los

gases del comportamiento ideal; se destacan tres tipos, que son:

Dipolo-Dipolo.

Dipolo-Dipolo inducido.

Fuerzas de dispersión o fuerzas de London.

Las fuerzas dipolo-dipolo existen entre moléculas polares. Las moléculas polares se atraen unas a otras cuando el

extremo positivo de una molécula está cerca del extremo negativo de otra. Cuando esto ocurre, hay una atracción

electrostática entre los dos dipolos. Por varias razones, ésta es una atracción mucho más débil que la existente entre

iones con cargas opuestas. Primero, sólo hay cargas parciales sobre los extremos de los dipolos; segundo, los

átomos y las moléculas están en constante movimiento; los choques impiden a los dipolos estar perfectamente

alineados; y, tercero, hay una fuerza de repulsión entre los extremos de los dipolos que transportan cargas similares.

En los líquidos, las moléculas dipolares están libres para moverse unas respecto a

otras. Algunas veces tendrán una orientación en que se atraen y otras en que se

repelen. Dos moléculas que se atraen pasan más tiempo cerca una de la otra que

dos partículas que se repelen entre sí. De esta forma, el efecto general es una

atracción neta. Al examinar varios líquidos se observa que para las moléculas de

masa y tamaño semejante, las energías de las atracciones intermoleculares

aumentan cuando la polaridad aumenta. Los puntos de ebullición crecen cuando el

momento dipolar se incrementa.

En ciertas ocasiones, una molécula polar (dipolo), al estar próxima a otra no polar, induce en ésta un dipolo transitorio,

produciendo una fuerza de atracción intermolecular llamada dipolo-dipolo inducido.

¿Qué clase de fuerzas intermoleculares puede haber entre moléculas no polares?

Puesto que los gases no polares se pueden licuar, ello indica que debe haber

alguna clase de fuerzas de atracción entre ellas. El origen de esta atracción fue

propuesta por primera vez en 1930 por Fritz London, físico germano-

estadounidense. London reconoció que el movimiento de los electrones en una

molécula puede crear un momento dipolar instantáneo.

Estas fuerzas de dispersión o de London. Generalmente se presentan en moléculas

no polares. La atracción en este tipo de moléculas se presenta a través de la

formación de dipolos inducidos en moléculas adyacentes. En la molécula no polar

del hidrógeno (H2). La distribución de la nube electrónica del enlace es homogénea.

Sin embargo, esta homogeneidad es temporal, ya que los electrones no están

quietos en un determinado-lugar y, además, los núcleos tienen movimiento vibratorio.

Johannes Diderik.

Van Der Walls

151 BLOQUE 5

Estos movimientos generan en un momento dado la aparición de zonas con un

exceso de carga negativa y otras con carga positiva, es decir, la aparición de un

dipolo instantáneo. Este dipolo instantáneo provoca que en una molécula vecina

se forme temporalmente un dipolo inducido. Esto da como resultado una fuerza de

atracción entre el extremo rico en electrones de una molécula y el extremo pobre

de la siguiente.

Los átomos de gases nobles, las moléculas de gases diatómicas como el O2, N

2, y

el Cl2, y las moléculas de hidrocarburos no polares como el metano (CH

4) y el

etano (C2H

4) tienen dipolos instantáneos.

Actividad: 2

Menciona los tipos de fuerzas intermoleculares que hay entre las moléculas en cada uno de los siguientes

ejemplos:

C6H

6 __________________________________

PF3 ____________________________________________________________

O3 _____________________________________________________________

CS2 ____________________________________________________________

I2 _______________________________________________________________

Escribe tres ejemplos para cada tipo de fuerzas intermoleculares:

Interacción dipolo-dipolo _________________________________________________________________________

Interacción dipolo inducido-dipolo inducido__________________________________________________________

Fuerzas de dispersión ___________________________________________________________________________

Con base en la información del tema de interacciones moleculares, resuelve los siguientes

cuestionamientos.


Evaluación


Saberes


Identifica las interacciones

moleculares.

Relaciona las propiedades de las

sustancias con la atracción

molecular que presentan.


teóricos.

Autoevaluación


docente


¿En cuál estado de agregación se presentan interacciones moleculares más fuertes?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué tipo de cristal tiene mayor punto de fusión? Un cristal iónico como la sal (NaCl) o un cristal molecular por

ejemplo la sacarosa (azúcar, C12

H22

O11

) Explica tu respuesta.

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué propiedades físicas se pueden considerar al comparar la intensidad de las fuerzas intermoleculares en los

sólidos y los líquidos?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Con base en la información del tema de interacciones moleculares, resuelve los siguientes

cuestionamientos.

153 BLOQUE 5

Puente de hidrógeno.

Cuando el átomo de hidrógeno está enlazado de manera covalente a un elemento muy electronegativo como el flúor,

el oxígeno o el nitrógeno, se produce una fuerte atracción dipolo-dipolo. En estos casos, se forman moléculas muy

polares en las que el pequeñísimo átomo de hidrógeno conduce una carga positiva importante. Ya que el extremo

positivo de este dipolo puede aproximarse de una manera importante al extremo negativo de un dipolo vecino, la

fuerza de atracción entre los dos es muy grande. A esta clase de interacción dipolar se le llama enlace o puente de

hidrógeno.

En los sistemas vivos, los enlaces o puentes de hidrógeno mantienen unidos a: las moléculas que se reestructuran

periódicamente, por ejemplo ADN, los diferentes segmentos de moléculas muy grandes como algunas proteínas y a

las moléculas de agua. Los puentes de hidrógeno hacen que el agua sea un líquido a temperatura ambiente, en vez

de ser un gas. También son responsables de controlar la orientación de las moléculas en el hielo, lo que da lugar a

una estructura de tipo cristalino muy abierta. Por eso se observa en algunos lugares del planeta que el agua puede

romper las tuberías al congelarse, ya que sus moléculas se organizan en una estructura tridimensional que aumenta el

volumen.

Sin los enlaces de hidrógeno no podría existir la vida, ya que a ese enlace se debe la propiedad excepcional del agua

de tener menor densidad en estado sólido que en estado líquido. Como el hielo es menos denso que el agua, flota.

Así, al formarse una capa de hielo en los lagos, actúa como aislante y protege la capa interior de agua de la

congelación.

Cualquier molécula que tenga enlaces O-H, tiene la capacidad de formar puentes de hidrógeno. Las moléculas

biológicas como las proteínas, los ácidos nucleicos y los carbohidratos, tienen capacidad de formar puentes de

hidrógeno debido a la presencia en su estructura de enlaces O-H. Este enlace es la fuerza que mantiene unidas a las

dos tiras que constituyen la espiral doble del ADN, que se encuentra en el núcleo de la célula y es el principal depósito

de la información genética.

Puente de Hidrógeno


Evaluación

Actividad: 3 Producto: Representación de

interacciones moleculares. Puntaje:

Saberes


Identifica las características de la

interacción: puente de hidrógeno.

Selecciona las moléculas que

presentan puente de hidrógeno y

simboliza la formación del enlace.

Realiza sus labores escolares en

forma ordenada.

Autoevaluación


docente

Actividad: 3

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Representa el puente de hidrógeno en las moléculas: HCl, H2S.

HCl

H2S

Resuelve las actividades solicitadas.

¿Cuáles de las siguientes moléculas son capaces de unirse entre sí por puente de hidrógeno?

C2H

6, HI, BeH

2, NaH, H

2O, CaH

2 y NH

3.

155 BLOQUE 5

Actividad: 4

Investiga la presencia y función en los seres vivos del HCl,

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

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___________________________________________________________________________________________________

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___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

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___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Investiga las propiedades físicas y químicas del agua. Anótalas a continuación.

___________________________________________________________________________________________________

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___________________________________________________________________________________________________

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___________________________________________________________________________________________________

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___________________________________________________________________________________________________

Busca información, selecciona la más adecuada y reporta por escrito lo solicitado.


Evaluación



Saberes


Identifica la presencia de la

interacción puente de hidrógeno,

en moléculas que forman parte

de los seres vivos.

Analiza las estructuras químicas

y características de moléculas de

importancia biológica.

Selecciona información con

seguridad.

Reporta información con

veracidad.

Autoevaluación


docente


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¿Qué relación guardan algunas características del agua con el enlace de puente de hidrógeno?

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__________________________________________________________________________________________________

157 BLOQUE 5

Los nuevos materiales.

Conocer las diferentes formas de interactuar que tienen los elementos entre sí ha permitido, en años recientes, tener

un notable desarrollo en la llamada ciencia de los materiales, como una rama de la ciencia que nos dará grandes

descubrimientos en los próximos años

En la actualidad contamos con nuevos materiales, como por ejemplo: sartenes que no se pegan, ropa impermeable

que deja transpirar, medios de transporte más ligeros y resistentes, pantallas planas y delgadas como un libro o skis

más estables, se piensa en que próximamente podamos tener fármacos ultra-precisos diseñados a medida, músculos

artificiales o metales que se auto-reparan. O sea los nuevos materiales que están descubriéndose o estructurándose

se aplican en muchos ámbitos: alimentación, textiles, colorantes, agricultura, medicina, comunicaciones, vehículos,

deportes, construcción, aeronáutica, entre otros, proporcionando mayor confort, y nuevos avances científicos y

tecnológicos en apoyo de las actividades humanas. Los notables avances en áreas tan sensibles como la medicina y

la alimentación, es algo sumamente interesante y motivador para seguir buscando nuevos materiales. Los nuevos

descubrimientos se difunden rápidamente y permiten avanzar de manera más eficaz, sin descuidar aspectos

fundamentales como la preservación del medio ambiente en todos los sentidos. Los nuevos materiales también

impactan en el desarrollo económico y sustentable de las naciones.

Los científicos e investigadores de esta ciencia de los nuevos materiales están trabajado con las propiedades de cada

uno de los elementos de la tabla periódica, haciendo múltiples combinaciones con ellos, de tal manera que a través

de simuladores y ordenadores pueden simular la posible estructura, enlace, forma molecular, así como sus

respectivas propiedades y si el proceso es viable pasar al respectivo prototipo para el diseño final del nuevo material.

Esta actividad ha provocado que los productos obtenidos se salgan de las clasificaciones tradicionales, haciendo de

éstas cada vez algo ya obsoleto.

Según los investigadores de esta ciencia los nuevos materiales con que conviviremos en nuestra vida diaria durante el

siglo XXI se desarrollarán a la medida, con el fin de obtener un material con unas propiedades adecuadas para una

aplicación determinada y serán "nano", inteligentes y biomiméticos, así como energéticamente más eficientes,

reciclables y menos tóxicos a favor del medio ambiente y el desarrollo sostenible.

La nanotecnología es la ciencia de fabricar y controlar estructuras y máquinas a nivel y tamaño molecular, capaz de

construir nuevos materiales átomo a átomo. Su unidad de medida, el nanómetro, es la milmillonésima parte de un

metro, 10 -9 metros. Algunos de estos dispositivos se utilizan en la actualidad, como por ejemplo los nanotubos,

pequeñas tuberías conformadas con átomos de carbono puro capaces de resolver problemas arteriales, así como las

formas alotrópicas del carbono conocidas como fullerenos en donde es posible diseñar estructuras moleculares que

puedan transportar sustancias con cierto principio activo a un tipo específico de células, o sea el diseño de fármacos

ultra precisos, o bien servir como lubricante de superficies, etc.

También se habla de los metamateriales, compuestos cuyas propiedades físicas son distintas a la de sus

constituyentes. Algunos de ellos se fabrican con técnicas de nanotecnología. Una ventaja de estos metamateriales es

que con ellos se podrían fabricar lentes planas que permitirían enfocar la luz en áreas más pequeñas que la longitud

de onda de la luz, con lo que podrían conseguirse aplicaciones en el terreno de la óptica o de las comunicaciones

totalmente inéditas. Una de estas posibles aplicaciones serían los ordenadores ópticos, muchísimo más potentes y

rápidos que los actuales, aunque su desarrollo se encuentra todavía en una fase muy preliminar.


En otro ámbito están los materiales inteligentes los cuales revolucionarán la forma de concebir la síntesis de

materiales, puesto que serán diseñados para responder a estímulos externos, extender su vida útil, ahorrar energía o

simplemente ajustarse para ser más confortables al ser humano. Los materiales inteligentes podrán replicarse y

repararse a si mismos, e incluso, si fuera necesario, autodestruirse, reduciéndose con ello los residuos y aumentando

su eficiencia. Entre los materiales inteligentes que se están investigando se encuentran los músculos artificiales o los

materiales que "sienten" sus propias fracturas.

Por su parte, los materiales biomiméticos buscan replicar o mimetizar los procesos y materiales biológicos, tanto

orgánicos como inorgánicos. Los investigadores que trabajan en este tipo de materiales persiguen un mejor

conocimiento de los procesos utilizados por los organismos vivos para sintetizar minerales y materiales compuestos,

de manera que puedan desarrollarse, por ejemplo, materiales ultraduros y, a la vez, ultraligeros.

La llamada biomedicina, así como otras nuevas disciplinas,

como la biotecnología, la genómica o la proteinómica,

persiguen también la creación de nuevos materiales que

puedan dar lugar al desarrollo, por ejemplo, de tejidos y

órganos artificiales biocompatibles, células madre,

contenedores de tamaño molecular e inteligentes para la

dosificación controlada de fármacos, proteínas bioactivas y

genes, chips de ADN, dispositivos de bombeo, válvulas

altamente miniaturizadas, una especie de plásticos, los

polímeros, altamente biodegradables y medioambientalmente

limpios a partir de microorganismos para evitar la utilización

de derivados del petróleo como materia prima, y un sinfín de

posibilidades que hoy por hoy se encuentran en la mente de

los científicos.

Chips de ADN

159 BLOQUE 5

Se habla también de “materiales invisibles”: los cuales son especies y subespecies de materiales que no están a la

vista, pero que constituyen la esencia de multitud de dispositivos y productos que cada vez nos parecen más

indispensables. Su utilidad reside no tanto en sus propiedades mecánicas como en sus propiedades químicas,

magnéticas, ópticas o electrónicas. Aunque representen una pequeña parte de los dispositivos en los que actúan,

cumplen en ellos un papel estelar. Entre estos materiales invisibles se habla de los empleados en las baterías, en las

pantallas planas de ordenadores, teléfonos móviles, paneles electrónicos y otros dispositivos, o en las películas

sensibles a los rayos-X.

En el terreno de la electrónica, los científicos buscan nuevas aplicaciones basadas en circuitos y dispositivos

electrónicos hechos de materiales plásticos, baratos, flexibles y resistentes. Uno de los retos pasa por jubilar al silicio,

el material esencial de los chips, aunque sigue siendo caro y delicado. Desde los años 80 se conocen las peculiares

propiedades de toda una familia de polímeros orgánicos capaces de conducir la corriente eléctrica en determinadas

condiciones e impedir su paso en otras, aunque no de forma tan eficiente como lo hace el silicio. Sin embargo, se han

desarrollado recientemente materiales orgánicos de segunda generación, así como otros materiales inorgánicos e

incluso híbridos orgánico-inorgánicos que se van acercando en eficacia al silicio, por lo que parece sólo cuestión de

tiempo que algunos de ellos lleguen a alcanzar un nivel práctico de aplicación y se empiecen a ver, por ejemplo,

pantallas de televisión de gran tamaño similares a un póster de papel.

El descubrimiento de las cerámicas superconductoras de alta temperatura, capaces de transmitir la energía eléctrica

sin resistencia, ha producido ya los primeros sensores superconductores, aunque todavía se encuentran en una fase

de desarrollo muy básica. Asimismo, también se investiga en la consecución de herramientas nanotecnológicas y de

materiales magnéticos especiales para discos duros y otros soportes de almacenamiento de datos, más fiables,

pequeños y de mayor capacidad.

Tomado del artículo de ALEX FERNÁNDEZ MUERZA PARA CONSUMER.ES

Fecha de publicación: 13 de enero de 2005

“Son múltiples los campos de acción de la ciencia de los nuevos materiales, que prácticamente podemos concluir

que en el presente y en el futuro próximo el ser humano tendrá la posibilidad de un mayor control de sus acciones, lo

que determina la gran posibilidad de autocontrolarse en el gran daño que como humanidad le estamos ocasionado a

nuestra casa…el planeta Tierra.”

Materiales Invisibles


Cierre

Evaluación



Saberes


Enuncia la presencia de nuevos

materiales.

Expresa las características de

nuevos materiales y su

importancia social.

Valora la importancia de los

enlaces químicos en la formación

de nuevos materiales y su

impacto en la sociedad.

Autoevaluación


docente

Actividad: 5

Investiguen 10 ejemplos de nuevos materiales que se empleen en nuestro País, en áreas

como: salud, comunicaciones, construcción, agricultura, industria, entre otras,

mencionando la aplicación específica y las principales características de dichos

materiales.

161 BLOQUE 5

Actividad: 6

Esquema

Como repaso de bloque elabora un esquema, utilizando las palabras que aparecen en el

recuadro. Si tienes dudas puedes consultar libros, internet o tus notas.


Evaluación

Actividad: 6 Producto: Esquema. Puntaje:

Saberes


Reconoce los diferentes

modelos de enlaces atómicos e

intermoleculares.

Organiza conceptos.

Valora la importancia de los

enlaces químicos en la formación

de nuevos materiales y su

impacto en la sociedad.

Autoevaluación


docente


163 BLOQUE 6


Maneja la nomenclatura química inorgánica


Maneja el lenguaje de la Química inorgánica, identifica los compuestos de uso cotidiano y

aplica las normas de seguridad necesarias para el manejo de productos químicos.

Atributos:






gráficas.





fenómenos.



información.









reflexiva.




164 MANEJA LA NOMENCLATURA QUÍMICA ORGÁNICA



Inicio

Actividad:

I. Nombra los elementos representados por los siguientes símbolos. Puedes consultar la tabla periódica.

Símbolo Nombre

Co

Se

Fe

Sr

Mo

Ga

Au

Ne

K

P

Hg

II. Escribe el símbolo de los siguientes elementos y anota su número de oxidación. Consulta la tabla periódica.

Nombre Símbolo+ Número de oxidación

Zinc

Silicio

Argón

Cobre

Fósforo

Cloro

Hidrógeno

Estaño

Boro

Samario

Resuelve los siguientes ejercicios:

165 BLOQUE 6

Evaluación


Saberes


Identifica los nombres, símbolos y

números de oxidación de los

elementos y escribe fórmulas

químicas.

Obtiene información de la tabla

periódica.

Practica la construcción de

fórmulas químicas inorgánicas.

Valora la utilidad del manejo del

lenguaje químico.

Autoevaluación


docente


III. Escribe la fórmula que resulta de la unión de los siguientes iones. Si no recuerdas cómo se

realiza, revisa el tema “lenguaje químico”.

Iones OH–1

SO4

-2

Cl–1

NO3

-1

O-2

MnO4

-1

PO4

-3

CO3

-2

S-2

Cr2O

7

-2

Ca+2

CaCl2

NH4

+1

NH4NO

3

Fe+2

Al+3

Al2S

3

Fe+3

Fe(OH)3

K+1

K2SO

4

Cu+2

PH4

+1

(PH4)2O


Lenguaje químico.

Cuando el hombre encuentra vestigios de una antigua civilización, es importante

descifrar su lenguaje. El modo de comunicarse de un pueblo sugiere lo que hacían,

lo que pensaban. Se dice que conocer el nombre de las cosas es conocer las

cosas mismas.

Para comunicarnos hacemos uso del lenguaje. Entender lo que dicen las demás

personas es posible sólo si tenemos un lenguaje común. Al presenciar un partido

de futbol necesitamos conocer el significado de términos como: fuera de lugar,

amonestación, falta dentro del área chica, tiro de esquina, portero, etcétera, que si

bien pueden tener cierto significado en el lenguaje cotidiano, adquieren uno nuevo

dentro del contexto ¨futbolístico¨.

Todo lenguaje está lleno de nombres que denominan objetos, procesos,

fenómenos, teorías, postulados, etcétera. La química tiene también un lenguaje

propio. Para comprender y manejar el lenguaje de la química se debe distinguir

claramente entre símbolos químicos y fórmulas químicas.

El símbolo químico sirve para representar los elementos incluidos en la tabla

periódica. Una vez asignado el nombre, se utiliza una o dos letras en el símbolo. Si

el símbolo consta de una sola letra, ésta se escribe con mayúscula, y en el caso de

tener dos letras, la primera se escribe con mayúscula seguida de minúscula. La

mayoría de los símbolos químicos se derivan del nombre del elemento, algunos del

español, otros del inglés, alemán, francés, latín o ruso. Por ejemplo, el cobre

(cuprum, Cu), el estaño (stannum, Sn), el hierro (ferrum, Fe). Existen otros casos en

los que se utilizó el nombre de una ciudad: californio (Cf), de California. También

encontramos algunos elementos cuyo nombre y símbolo se han tomado del

nombre de algunos científicos eminentes como Einstein (einstenio, Es) y Rutherford

(rutherfordio, Rf).

Los compuestos químicos se representan por una fórmula química en la que se

expresa la clase de elementos químicos que lo forman y la relación numérica en la que participan. La fórmula del H2O,

expresa que está constituida por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Por su parte, la fórmula del sulfato

de potasio, K2SO

4, indica que existen dos átomos de potasio, uno de azufre y cuatro de oxígeno.

Hay diversos tipos de fórmulas: entre ellas están: La fórmula empírica expresa la relación

más simple de números enteros entre los átomos en un compuesto, en tanto la fórmula

molecular expresa el número real de átomos de una molécula, esto es, en la unidad más

pequeña del compuesto.

La fórmula de un compuesto permite calcular muchos datos cuantitativos tales como la

masa molecular, la masa molar y la composición porcentual, pero ese tema lo revisaremos

más adelante.

Procedimiento para escribir fórmulas.

Para escribir correctamente una fórmula química, es necesario considerar conceptos

importantes, como son la valencia y el número de oxidación.

A la capacidad que tienen los elementos para ganar o perder electrones se le llama valencia, que en algunos

elementos coincide con el grupo al que pertenece. Las valencias pueden ser positivas y significa que el átomo cede o

pierde uno o más electrones al combinarse si es un metal, pero si es un no metal significa que pierde o comparte

electrones. Pueden ser negativas y eso significa que el átomo gana o comparte uno o más electrones.

Símbolos químicos

modernos

H Hidrógeno

O Oxígeno

C Carbono

N Nitrógeno

S Azufre

Pb Plomo

Au Oro

167 BLOQUE 6

GRUPO NÚMERO DE VALENCIA U OXIDACIÓN

I A

II A

III A

IV A

V A

VI A

VII A

+1 (Deben perder un electrón).

+2 (Deben perder dos electrones).

+3 (Deben perder tres electrones).

±4 (Deben perder, ganar o compartir cuatro electrones).

– 3 (Deben ganar o compartir tres electrones).

– 2 (Deben ganar o compartir dos electrones).

– 1 (Deben ganar o compartir un electrón)

Sin embargo, tanto los elementos de grupos A como B llegan a tener más de una

valencia. Para estos casos es conveniente hablar de número de oxidación,

determinado por el compuesto donde se encuentra el elemento químico, que puede

tomar un valor positivo o negativo, según el otro elemento con que se combine.

Para determinar el número de oxidación se consideran las siguientes reglas:

El número de oxidación de un elemento libre es cero. ( 2

0

2

00

N,H,Zn ).

El número de oxidación de los metales en los compuestos es igual a su valencia

iónica. Por ejemplo, alcalinos +1, alcalino térreos +2, y siempre es positiva;

algunos metales tienen valencia única como los que pertenecen a los grupos IA,

IIA y IIIA, pero otros tienen valencia variable y esos los encontramos en el bloque

de los metales de transición.

El número de oxidación de un ión es igual a su carga.

El número de oxidación del hidrógeno en la mayoría de los compuestos qué forma se combina con +1 (H+1

),

excepto en los hidruros metálicos, que son compuestos en donde el hidrógeno se une al metal y como el metal

siempre debe de ser positivo, es donde el hidrógeno debe de ser –1 (NaH–1

).

El número de oxidación del oxígeno en la mayoría de los compuestos que forma es –2 ( ), excepto en los

peróxidos que es –1 ( 2

1

2OH ).

La suma algebraica de los números de oxidación de todos los átomos de un compuesto es igual a cero ( 11

ClH ).

En los casos en que los números de oxidación no son iguales, se calcula multiplicando primero la cantidad de

átomos de cada elemento por su respectivo número de oxidación y sumando ambos resultados, dicha suma

debe ser igual a cero. Ejemplo:

2

24

OC = 1 x (+4) + 2 x (–2) = +4 + (–4)= 0

Este principio permite poder hacer combinaciones entre cationes y aniones para construir fórmulas químicas.

Glosario:

Valencia

Capacidad de combinación

de un átomo haciendo uso de

sus electrones periféricos.

También se le llama estado

de oxidación.


Por ejemplo usando cationes y aniones monoatómicos o sea formados por un solo átomo

Na+1

+ Cl-1 NaCl (+1) + (-1) = 0

Ca+2

+ Br-1 CaBr2 (+2) + 2(-1) = (+2) + (-2) = 0

Mg+2

+ O-2 MgO (+2) + (-2) = 0

Al+3

+ O-2 Al2O

3 2(+3) + 3(-2) = (+6) + (-6) = 0

Fe+3

+ Cl-1 FeCl3 (+3) + 3(-1) = (+3) + (-3) = 0

Existen especies químicas en las cuales los átomos están agrupados, presentan carga y actúan como unidad.

Éstas reciben el nombre de iones poliatómicos y tienen un estado de oxidación propio igual a su carga, por

ejemplo (SO4)-2

.

Para construir fórmulas químicas usando iones poliatómicos será necesario familiarizarse, con los nombres y símbolos

de los cationes y aniones más comunes.

Nombre y valencia de los principales iones poliatómicos.

+1 –1 –2 –3

NH4

+1

Amonio

H3O

+1

Hidronio

PH4

+1

…Fosfonio

OH-1

Hidróxido

NO3

-1

Nitrato

NO2

-1

Nitrito

MnO4

-1

Permanganato

ClO-1

Hipoclorito

ClO2

-1

Clorito

ClO3

-1

Clorato

ClO4

-1

Perclorato

HCO3

-1

Bicarbonato

IO3

-1

Iodato

CN-1

Cianuro

SO4

-2

Sulfato

SO3

-2

Sulfito

CO3

-2

Carbonato

CrO4

-2

Cromato

Cr2O

7

-2

Dicromato

PO3

-3

Fosfito

PO4

-3

Fosfato

Por ejemplo usando cationes y aniones monoatómicos y poliatómicos

K+1

+ (OH)-1

KOH (+1) + (-1) = 0

Ba+2

+ (OH)-1

Ba(OH)2 (+2) + 2(-1) = (+2) + (-2) = 0 como cada ion OH es una carga negativa, se requiere

de dos iones OH para tener las dos cargas negativas que neutralicen las dos cargas positivas.

El ion poliatómico se considera como una unidad con valencia propia por lo que cuando se requiere de representar

más de un ion poliatómico será necesario hacerlo usando un paréntesis y colocando un subíndice fuera del paréntesis

para indicar el número de iones a expresar. Cuando se requiere expresar un solo ion, no es necesario usar paréntesis.

Mg+2

+ (SO4)

-2

MgSO4 (+2) + (-2) = 0

Al+3

+ (SO4)-2

Al2(SO

4)3 2(+3) + 3(-2) = (+6) + (-6) = 0

Fe+3

+ (NO3)-1

Fe(NO3)3 (+3) + 3(-1) = (+3) + (-3) = 0

(NH4)+1

+ (NO3)-1

NH4NO

3 (+1) + (-1) = 0

169 BLOQUE 6

Desarrollo


En el lenguaje de la Química, toda sustancia pura conocida, ya sea un elemento o un compuesto, tiene su nombre y

su fórmula individual. Debido al gran desarrollo de la Química, día con día se sintetizan nuevas sustancias y, por tanto,

una preocupación constante, además de investigar sus propiedades, es otorgarles el nombre adecuado que permita

identificarlas y distinguirlas de otras.

Durante muchos años los estudiosos de la química daban a los compuestos un nombre a voluntad, o bien por

aspectos circunstanciales es decir, sin considerar alguna norma. Si dos químicos preparaban el mismo compuesto le

daban nombres diferentes, provocando confusión en la divulgación del conocimiento científico. Así fue que surgieron

los nombres triviales para algunos compuestos y que hoy en día se continúan usando; por ejemplo; agua (H2O),

amoniaco (NH3), fosfina (PH

3). Fue en 1921 cuando un grupo de científicos a nivel internacional se reunieron y

formaron la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés o UIQPA en español)

estableció las reglas que rigen la nomenclatura química moderna, para nombrar de manera sistemática a los

compuestos químicos y representarlos mediante fórmulas químicas, empleando los símbolos de los elementos que lo

constituyen, de tal forma que tanto el nombre como la fórmula sean lo más general y descriptivas posibles para

identificar su estructura y propiedades químicas.

Los compuestos químicos se han clasificado, para su estudio, en dos categorías: orgánicos e inorgánicos. Los

inorgánicos, que son los que se abordarán en este bloque, a su vez se clasifican para su nomenclatura por función

química.

Se ha dado el nombre de función química inorgánica al grupo de compuestos similares que presentan un conjunto de

propiedades comunes.

Principales funciones químicas inorgánicas.

Nombre de la función química

Estructura molecular

Catión Anión

Óxidos metálicos Metal + oxígeno

Óxidos no metálicos No metal + oxígeno

Hidruros metálicos Metal + hidrógeno

Hidróxidos Metal + ión OH–

Ácidos

Hidrácidos Hidrógeno + no metal

Oxiácidos Hidrógeno + no metal + oxígeno

Sales

Binarias Metal + no metal

Oxisales Metal + no metal + oxígeno


Ejemplos de las principales funciones químicas inorgánicas

Nombre de la función química Ejemplos

Óxidos metálicos MgO, Fe2O

3, Na

2O, MnO

Óxidos no metálicos CO2, NO, P

2O

3, SO

3

Hidruros metálicos NaH, FeH3, BeH

2

Hidróxidos NaOH, Al(OH)3, Mg(OH)

2

Ácidos HCl, H2SO

4, HNO

3, HI

Sales NaCl, CaCO3, KNO

2, NH

4Cl

Actividad: 2

¿Qué tienen en común las fórmulas de cada grupo de compuestos inorgánicos (función inorgánica)?

Ácidos: ____________________________________________________________________________________________

Hidróxidos: _________________________________________________________________________________________

Óxidos metálicos: ___________________________________________________________________________________

Sales: _____________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Hidruros metálicos: __________________________________________________________________________________

Óxidos no metálicos: ________________________________________________________________________________

¿A cuál familia de compuestos o función química pertenece cada uno de los siguientes ejemplos?

Ejemplos Familia

H2S

KCl

CaH2

KOH

HClO2

ZnO

N2O

HBr

K2Cr

2O

7

Ba(OH)2

CuCl2

Li2O

Con base en la observación de las tablas anteriores sobre funciones químicas. Responde

las siguientes preguntas.

171 BLOQUE 6

Evaluación


Saberes


Identifica las familias de

compuestos químicos

inorgánicos.

Clasifica compuestos químicos

inorgánicos.

Muestra su habilidad en el

reconocimiento de compuestos

inorgánicos.

Autoevaluación


docente

Nomenclatura de compuestos químicos.

De acuerdo con la IUPAC, los nombres de los compuestos químicos inorgánicos se deben construir de tal forma que

a cada compuesto se le pueda asignar un nombre a partir de su fórmula y que para cada fórmula haya un nombre

específico. Es decir, a cada compuesto le corresponde un nombre y fórmula únicos. No puede haber dos compuestos

con el mismo nombre y fórmula química diferente.

Una fórmula química se compone de dos partes, una positiva y otra negativa. Ambas se neutralizan, por lo que la

fórmula es eléctricamente neutra; este aspecto ya lo revisamos en la secuencia anterior.

Para escribir la fórmula de un compuesto, se registra primero la parte positiva que puede ser un metal, un ion

poliatómico positivo, el ion hidrógeno o los no metales menos electronegativos. Cuando se le da nombre al

compuesto, el nombre de esta parte positiva se escribe al final. La parte negativa, que puede ser el no metal más

electronegativo o el ion poliatómico negativo se escribe al final. Cuando se nombra al compuesto, el nombre de la

parte negativa va al inicio.

Por ejemplo, en el caso del NaCl, el sodio (Na) es la parte positiva y el cloro (Cl) la negativa. Al asignar el nombre,

resulta ser: cloruro de sodio, asociado respectivamente al anión la primera parte (cloro) y al catión (sodio) la parte

final.

Los compuestos químicos se nombran dependiendo de su función química, la cual permite ubicarlos como miembros

de una familia a la que pertenecen. La notación es la forma de representar las sustancias (fórmulas), y nomenclatura,

los nombres de tales sustancias.

Las familias para los compuestos inorgánicos a revisar en este curso son: óxidos, bases o hidróxidos, ácidos, sales, e

hidruros metálicos.

Óxidos.

Son compuestos que resultan de la reacción en donde se da la combinación del oxígeno con otro elemento. Son

compuestos que están conformados por dos elementos por lo que se les considera como compuestos binarios.

Uno de los elementos es el oxígeno (O), el cual siempre se combina con una valencia de -2 (O–2

), y el otro elemento

puede ser un metal o un no metal, los cuales se deben de combinar con valencias positivas.


Los óxidos de los metales más electropositivos al combinarse con el agua, forman

compuestos llamados bases (hidróxidos), es por esto que también se les llama

óxidos básicos.

Óxidos metálicos

Metal + oxígeno óxido metálico

Para nombrar estos compuestos, en primer lugar se indica la frase “óxido de” como nombre genérico y en seguida se

escribe el nombre del metal correspondiente como nombre específico:

Sodio + oxígeno óxido de sodio

Na+1

+ O2

Na2O

Mg+2

+ O2 MgO óxido de magnesio

Al+3

+ O2 Al

2O

3 óxido de aluminio

Cuando el oxígeno se une a un metal que tiene valencia variable forma varios óxidos, en primer lugar se identifica el

nombre tal como se indico en los anteriores (valencia fija) y al final de éste se escribe la valencia del metal usando

número romano y se escribe dentro de un paréntesis. Ejemplos:

Fe+2

+ O2 FeO óxido de hierro (II)

Fe+3

+ O2 Fe

2O

3 óxido de hierro (III)

Cu+1

+ O2 Cu

2O óxido de cobre (I)

Cu+2

+ O2 CuO óxido de cobre (II)

Óxidos no metálicos

El oxígeno al combinarse con los no metales, forma

compuestos llamados óxidos no metálicos.

No metal + oxígeno óxidos de metálicos

N + O2 NO

C + O2 CO

2

Los óxidos no metálicos al reaccionar con el agua producen

compuestos terciarios, llamados ácidos, de ahí que se les

llame óxidos ácidos (oxiácidos); otro nombre que han

recibido estos compuestos es el de anhídridos.

173 BLOQUE 6

Para su nomenclatura se tiene en cuenta el número de átomos de oxígeno y del no-metal que haya en la molécula,

usando los siguientes prefijos griegos numéricos:

Prefijo Número de

átomos

Mono 1

Di 2

Tri 3

Tetra 4

Penta 5

Hexa 6

Hepta 7

El nombre del óxido no metálico, se construye de la siguiente forma: anteponer a la frase “óxido de” un prefijo que

indique el número de oxígenos enseguida se nombra al no metal con un prefijo que indique el número de átomos de

ese no metal.

Prefijo +óxido de + prefijo+ nombre del no metal

Cl2O

3 Tri + oxido de + di + cloro (trióxido de dicloro)

*Cuando en la fórmula del óxido hay un (1) átomo del no metal, no se utiliza el prefijo mono.

Ejemplos:

CO Monóxido de carbono

CO2 Dióxido de carbono

SO3 Trióxido de azufre

NO Monóxido de nitrógeno

N2O

5 Pentaóxido de dinitrógeno

Bases o Hidróxidos.

Compuestos ternarios que resultan de la combinación de un óxido metálico con

agua. También reciben el nombre de bases o álcalis, que significa cenizas.

Óxido metálico + Agua Hidróxido de metal

Óxido de sodio + agua hidróxido de sodio

Na2O + H

2O NaOH

Las bases como sustancias químicas se caracterizan porque manifiestan las

siguientes propiedades:

Son de un sabor amargo.

Son jabonosas al tacto.

Neutralizan a los ácidos al reaccionar con ellos produciendo sal y agua.

Cambian el papel tornasol de color rojo a color azul.

Glosario:

Hidróxidos

Compuestos que se

caracterizan por contener en

su molécula el grupo oxidrilo

o hidroxilo (OH) unido a un

metal.


Están formados por un metal y tantos iones OH–

, como la valencia que en cada

caso presenta el metal. Se puede decir también que son la unión de un catión

(metal) con el anión hidróxido OH–1

.

Ejemplos:

KOH Hidróxido de potasio

Ca(OH)2

Hidróxido de calcio

Al(OH)3

Hidróxido de aluminio

Cuando el metal tiene valencia variable, ésta se escribe con número romano al

final del nombre entre paréntesis. Por ejemplo:

CuOH Hidróxido de cobre (I)

Cu(OH)2 Hidróxido de cobre (II)

Hidruros.

El hidrógeno, además de combinarse con elementos no metálicos, también se

combina con algunos de los metales más activos; estos compuestos binarios, reciben

el nombre de hidruros. En la notación de se escribe primero el símbolo del metal

seguida del símbolo del hidrógeno.

En este caso el hidrógeno actúa con valencia negativa. Para la nomenclatura de los

hidruros, se inicia con “hidruro de” y al final se añade el nombre del metal. Si el metal

tiene más de una valencia, la utilizada, al igual que en otros casos, se anota al final

con un número romano entre paréntesis.

Metal + hidrógeno Hidruro de metal

Na+1

+ H–1

NaH

Fe+2

+ H–1

FeH2

Fe+3

+ H–1

FeH3

Ejemplos:

NaH Hidruro de sodio

FeH2 Hidruro de hierro (II)

FeH3 Hidruro de hierro (III)

CaH2 Hidruro de calcio

PbH4 Hidruro de plomo (IV)

Como sustancias químicas se caracterizan por presentar las siguientes propiedades:

Son compuestos iónicos, no volátiles, no conductores en estado sólido y son cristalinos, se utilizan como desecantes

y reductores, como bases fuertes y algunos como fuentes de H2 puro.

Características:

- Tecnología NiMH (Hidruro de Metal y

Niquel)

1,2V, 1300mah

- Formato AA

- Cargador USB incorporado con

indicador LED

- Se puede también cargar en un

cargador estandar para pilas NiMH

- Tiempo de carga en USB: 5h

Glosario:

Hidruros no metálicos.

Se forman cuando el

hidrógeno se combina con

un no metal.

En éstos compuestos el

HIDRÓGENO

actúa con

estado de oxidación: +1.

(NH3, PH

3)

175 BLOQUE 6

Evaluación

Actividad: 3 Producto: Ejercicios de

nomenclatura inorgánica. Puntaje:

Saberes


Distingue la fórmula y nombre de

las funciones químicas

inorgánicas: óxidos, hidróxidos e

hidruros.

Aplica las reglas de nomenclatura

química inorgánica.


lenguaje químico.

Autoevaluación


docente

Actividad: 3

Fórmula Nomenclatura

CoH3

Ni(OH)3

Trióxido de dicloro

Br2O

CdO

SeO2

Pentaóxido de difósforo

Hidruro de galio

Óxido de paladio (IV)

Heptaóxido de dibromo

Hidróxido de berilio

AuH3

Ca(OH)2

ZnH2

Hidróxido de estaño (IV)

Completa la siguiente tabla, escribiendo el nombre o la fórmula correspondiente a cada

compuesto.


Ácidos.

Un ácido se define como una sustancia que produce iones hidrógeno (H+

) cuando

se encuentra disuelto en agua, es decir, cuando está en forma de solución acuosa.

Los ácidos inorgánicos se clasifican en Hidrácidos o Ácidos Binarios y Oxiácidos o

Ácidos Ternarios.

Las principales características de los ácidos:

Sabor agrio o ácido

En solución acuosa son capaces de disolver algunos metales como zinc y

magnesio liberando hidrógeno gaseoso.

Cambian el papel tornasol -un colorante vegetal-de color azul a rojo.

Reaccionan (neutralizan) a las bases o hidróxidos, para producir una sal y agua.

Reaccionan con carbonatos para producir el gas dióxido de carbono.

Hidrácidos o ácidos binarios.

Se obtienen de la reacción del hidrógeno con un no metal.

Hidrógeno + No metal Hidrácido

H2 + Cl

2 HCl

En su notación se escribe primero el hidrógeno, que participa siempre con valencia +1, después se registra el no metal

con su valencia correspondiente.

En su nomenclatura, primeramente se escribe el nombre genérico “ácido”, después la raíz del nombre del no metal

con la terminación hídrico.

Ácido + raíz del no metal + hídrico

HCl = ácido + clor +hídrico = acido clorhídrico

Para nombrar a los ácidos primeramente se debe saber que los nombres de algunos elementos químicos tienen su

origen en raíces griegas o latinas. Analiza la siguiente tabla:

ELEMENTO SÍMBOLO RAÍZ

CLORO Cl CLOR

BROMO Br BROM

IODO I IOD

FLÚOR F FLÚOR

AZUFRE S SULFUR O SULF

NITRÓGENO N NITR

FÓSFORO P FOSFOR O FOSF

Ejemplos:

HCl Ácido clorhídrico

H2S Ácido sulfhídrico

HBr Ácido bromhídrico

HI Ácido Iodhídrico

HF Ácido Fluorhídrico

El pH típicamente va de 0 a 14 en

disolución acuosa, siendo ácidas

las disoluciones con pH menores a

7, y básicas las que tienen pH

mayores a 7.

El pH = 7 indica la neutralidad de la

disolución (siendo el disolvente

agua).

177 BLOQUE 6

Oxiácidos o ácidos ternarios

Se forman cuando reacciona un óxido no metálico con agua.

Son ternarios: hidrógeno + no metal + oxígeno. Hx Ey Oz

Óxido No Metálico + Agua Oxiácidos

SO2 + H

2O H

2SO

3

Ejemplos:

H2CO

3 Ácido carbónico

H2SO

3 Ácido sulfuroso

HClO Ácido hipocloroso

H2SO

4 Ácido sulfúrico

Reglas para nombrar a los oxiácidos

Para su nomenclatura primero se indica el nombre genérico de “ácido”, posteriormente el nombre del no metal que

contiene, con los prefijos y sufijos que se indican en la siguiente tabla, de acuerdo con la valencia del no metal.

Valencia Prefijo Sufijo

Fija ------ ico

+1 o +2 Hipo oso

+3 o +4 ---------- oso

+5 o +6 ---------- ico

+7 per ico

Para conocer la valencia del no metal, se procede como se indica a continuación.

H2SO

4 +2 -8

+1 +6 -2 (4 x -2) +2 +6 -8= 0

H2 SO

4 H

2 SO

4 La valencia del azufre es +6

De acuerdo con la tabla, corresponde al nombre del no metal la terminación ico, (raíz sulfur + ico, por valencia +6) Por lo

tanto el nombre es: H2SO

4 Ácido sulfúrico

Otra forma de dar con el nombre de los oxiácidos es utilizando la tabla de iones poliatómicos. De acuerdo a las

instrucciones.

1. En primer lugar se menciona el nombre genérico de “acido”.

2. Se determina el nombre del ión poliatómico (carbonato, hipoclorito, sulfato, sulfito, etc.) que se encuentra unido al

hidrógeno formando el ácido.

3. Se cambia la terminación del nombre del ion poliatómico de acuerdo con la siguiente regla:

Si la terminación del nombre del ion es “ato”, ésta se cambia por la terminación “ico”.

Ejemplo: Carbonato cambia por carbónico.


Si la terminación del nombre del ion poliatómico es “ito”, ésta se cambia por la terminación “oso”. Ejemplo: hipoclorito

cambia por hipocloroso.

Nombre y valencia de los principales iones poliatómicos.

+1 –1 –2 –3 –4

NH4

+1

Amonio

H3O

+1

Hidronio

OH-1

Hidróxido

NO3

-1

Nitrato

NO2

-1

Nitrito

MnO4

-1

Permanganato

ClO-1

Hipoclorito

ClO2

-1

Clorito

ClO3

-1

Clorato

ClO4

-1

Perclorato

HCO3

-1

Bicarbonato

IO3

-1

Iodato

CN-1

Cianuro

CNO-1

Cianato

SO4

-2

Sulfato

SO3

-2

Sulfito

CO3

-2

Carbonato

CrO3

-2

Cromito

CrO4

-2

Cromato

Cr2O

7

-2

Dicromato

C2O

4

−2

Oxalato

PO3

-3

Fosfito

PO4

-3

Fosfato

As-3

Arsenuro

AsO4

-3

Arsenato

BO3

-3

Borato

C-4

Carburo

Nota: en algunos casos especiales no se toma el nombre del ión poliatómico como referencia, sino la raíz del nombre del

no metal que forma al ión poliatómico:

Ejemplos:

El ión SO4 se denomina sulfato, pero cuando éste forma un ácido se toma la raíz del nombre del azufre (sulfur) para formar

el nombre del ácido y se utilizan las mismas reglas para la terminación por lo que, para los siguientes ácidos el nombre

correcto es:

H2SO

4 Ácido Sulfúrico

H2SO

3 Ácido Sulfuroso

H3PO

4 Ácido Fosfórico

HClO Ácido hipocloroso

H3PO

4 Ácido fosfórico

Sales.

Son producto de la reacción de neutralización entre un ácido y una base (hidróxido).

Los productos de esta reacción son sal y agua. Las sales se dividen en sales binarias y

sales ternarias u oxisales (sales que poseen oxígeno).

Las sales son muy abundantes en la naturaleza. La mayor parte de las rocas y

minerales del manto terrestre son sales de un tipo u otro. También se encuentran

gigantescas cantidades de sales en los océanos.

179 BLOQUE 6

Generalmente las sales son cristalinas y tienen altos puntos de fusión y de ebullición. Las sales son siempre compuestos

iónicos que se disocian al encontrarse en solución acuosa, aumentando la conductividad eléctrica del solvente.

Sales binarias

Se derivan de la unión de un hidrácido con una base. En su nombre se indica en

primer lugar el nombre genérico el cual se forma con la raíz del elemento no metálico

seguido de la terminación uro, en lugar de hídrico. Como nombre específico se

escribe la frase “de nombre del metal” la cual puede acompañarse de un paréntesis

con número romano para los casos de metales de valencia variable.

Hidrácido + Base Sal Binaria + Agua

Ácido clorhídrico + hidróxido de sodio Cloruro de sodio + agua

HCl + NaOH NaCl + H2O

Ejemplos:

FeS Sulfuro de hierro (II)

Fe2S

3 Sulfuro de hierro (III)

MgCl2 Cloruro de magnesio

KF Fluoruro de potasio

CaBr2 Bromuro de calcio.

Para las sales que se producen con los ácidos que son dipróticos como el acido

sulfhídrico, H2S se forman las llamadas sales ácidas las cuales se nombran

agregando la palabra “ácido” antes de la frase “de nombre de metal” o también

añadiendo el prefijo “di o bi”.

NaHS Sulfuro ácido de sodio o disulfuro de sodio

Oxisales

En el caso de las Oxisales o sales ternarias se obtienen de la reacción de un oxiácido con una base, también en esta

neutralización se producen sal y agua.

Oxiácido + base Oxisal o sal ternaria + agua

Ácido fosfórico + hidróxido de potasio fosfato de potasio + agua

H3PO

4 + KOH K

3PO

4 + 3H

2O

Nomenclatura de oxisales

Se menciona primero el nombre del anión poliatómico que está formando a la sal seguida de la preposición de y

enseguida se indica el nombre del metal o catión que forma parte de la estructura química de la sal, si el metal es de

valencia variable, recuerda que debes indicarla con número romano, al final del nombre.

Anión poliatómico+ “de” + nombre del catión

Mg(NO3)2, el anión NO

3

-1

recibe el nombre de “nitrato”, por lo que la sal es: nitrato de magnesio.

Agua dura.

La dureza de un agua es debida

al contenido en ciertas sales de

calcio y magnesio, que pueden

estar presentes en

concentraciones anormalmente

altas.

Los problemas del agua dura se

verifican en el hogar cuando se

dificulta la cocción de algunos

alimentos (como las verduras) ya

que los mismos quedan duros y

en ocasiones amargos. El agua

dura mancha los artefactos del

baño (inodoros, bañeras) y los

de la cocina, un agua dura

dificulta la formación de espuma

cuando al bañarse o cuando se

lava la ropa.

El agua dura se puede tratar

“ablandándolo” por procesos

químicos, que pueden realizarse

tanto en una planta de

tratamiento de agua como en el

hogar.


Ejemplos:

Na2SO

4 Sulfato de sodio

Ca(ClO)2 Hipoclorito de calcio

KMnO4 Permanganato de potasio

(NH4)2SO

4 Sulfato de amonio

Cu2SO

4 Sulfato de cobre (I)

CuSO4 Sulfato de cobre (II)

Para los casos de los ácidos polipróticos se forman las oxisales acidas, las cuales como ya se indicó se añade la palabra

“ácido” o se antepone el prefijo “di o bi”

NaHSO4 Sulfato ácido de sodio o bisulfato de sodio.

NaHCO3 Carbonato ácido de sodio o bicarbonato de sodio.

Cu(HSO3)2 Sulfito ácido de cobre (II) o bisulfito de cobre (II)

Evaluación

Actividad: 4 Producto: Ejercicios de nomenclatura

química inorgánica. Puntaje:

Saberes




inorgánicas: ácidos y sales.





inorgánicos.

Autoevaluación


docente

Actividad: 4

Fórmula Nomenclatura

Ácido nítrico

Nitrato de rubidio

Li2CrO

4

HgF

Ácido perclórico

PbSO3

Permanganato de potasio

Ácido borhidríco

MnCl4

Fosfito de amonio

H2Se

CuSO4

Mg3(PO

4)2

Ácido sulfhídrico

H2CO

3

Completa la siguiente tabla, escribiendo el nombre o la fórmula correspondiente a cada

compuesto.

181 BLOQUE 6

Actividad: 5

¿Cómo funcionan los antiácidos?

Cuando se consumen grasas o irritantes se experimenta un malestar conocido como indigestión, causado por el

exceso de acidez en el estómago o en el esófago.

Emplea tu conocimiento de la química de los ácidos para evaluar los efectos de los antiácidos que se usan, en

general para el tratamiento de problemas de acidez estomacal.

Material:

Tabletas de antiácidos de tu preferencia.

4 bolsas de plástico.

Vinagre.

Agua.

Papel pH (indicador). Existe en el laboratorio escolar.

Procedimiento:

1. Toma lectura del grado de acidez del vinagre, con el papel pH, interpreta el valor con las indicaciones de la

caja; relaciona el color con el valor de pH.

2. Marca cada bolsa con el nombre del antiácido que quieras probar.

3. Agrega 5 mililitros de vinagre a cada una de las cuatro bolsas, 10 mililitros de agua. Agita y mide el pH. Anota

el valor obtenido.

4. Agrega una tableta del antiácido distinta a cada bolsa, elimina el exceso de aire y ciérrala. Asegurarte que la

tableta del antiácido esté sumergida en la solución de vinagre.

5. Oprime las tabletas del antiácido para que se rompan en trozos pequeños.

6. Observa las reacciones y descríbelas.

7. Al final de la reacción mide el valor de pH, compara con el registrado al inicio de la actividad. Registra estos

datos en la siguiente tabla.

En equipo. En casa, realicen el experimento siguiendo las instrucciones.



pH inicial:

Bolsa 1 Bolsa 2 Bolsa 3 Bolsa 4

Descripción:

pH final__________

Descripción:

pH final__________

Descripción:

pH final__________

Descripción:

pH final__________

8. ¿Qué antiácido es mejor? Explica.

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

9. Explica cómo se realiza esta reducción de acidez. Menciona los compuestos que intervienen en la reacción.

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Sólo para saber y actuar en consecuencia.

Limpien una moneda o llave muy sucia con la salsa que utilizan con mayor frecuencia. (Por ejemplo, Valentina,

Sonora, cátsup). Midan el pH de este producto.

183 BLOQUE 6

Evaluación

Actividad: 5 Producto: Registro de

observaciones. Puntaje:

Saberes


Caracteriza propiedades de

ácidos y bases.

Realiza práctica experimental

siguiendo una guía.



Coevaluación


docente

Cierre

Evaluación


nomenclatura. Puntaje:

Saberes




inorgánicas: óxidos, hidruros,

hidróxidos, ácidos y sales.





inorgánicos.

Autoevaluación


docente

Actividad: 6

Fórmula Nombre Función química.

MgO Óxido de magnesio Óxido metálico

Ácido carbónico

Mn(ClO2)4

HF

HClO3

Cromato de amonio

Hidruro de berilio

Rb2S

Ácido bromhídrico

Óxido de vanadio (II)

AuOH

Ga(IO)3

Carbonato ácido de cesio

Hidróxido de estroncio

Cl2O

5

Escribe en las columnas correspondientes, la fórmula, nombre y familia de compuestos

(función química) a la que pertenece cada ejemplo.



Importancia del buen uso y manejo de los

productos químicos en el hogar.

Inicio

¿Cuáles son las funciones más comunes para las que se utilizan productos químicos en sus hogares?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

¿Qué tipos de los diversos productos químicos se almacenan en sus hogares?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

¿Cómo se almacenan estos productos?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

¿Los productos almacenados o utilizados en sus hogares representan algún peligro? Expliquen.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

Actividad: 1

En equipo. Respondan el siguiente cuestionario.

185 BLOQUE 6

Evaluación


Saberes


Reconoce los compuestos

inorgánicos presentes en los


Clasifica las sustancias utilizadas

en el hogar.


lenguaje químico.

Coevaluación

C MC NC

Calificación otorgada por el docente


Etiqueta (tipo de producto) Lista de compuestos Función química

De los productos químicos que se utilizan en sus hogares, elijan 5 (deben representar a los

diversos usos). Revisen sus etiquetas, registren las indicaciones sobre el producto y anoten

los compuestos químicos que reconozcan, una vez que tengan el listado, indiquen a qué

familia pertenece cada compuesto.


Desarrollo

Actividad: 2

Producto Características/Clasificación Manejo correcto Errores

Busca en internet la “hoja de seguridad” para dos de los productos que utilizan en tu casa

y que los tengas considerados como peligrosos. Revísala, localiza las principales

características de los productos, su clasificación por su peligrosidad y anótalas en el

siguiente cuadro. Comprueba si se está cometiendo algún error en el manejo o

almacenaje de dicho producto.

Comparte la información obtenida con el resto del grupo.

187 BLOQUE 6

Evaluación

Actividad: 2 Producto: Hoja de seguridad. Puntaje:

Saberes


Conoce la estructura de una hoja

de seguridad de productos

químicos cotidianos.

Clasifica productos con base a la

información de sus hojas de

seguridad.

Propone acciones de seguridad a

partir del uso de las hojas de

seguridad.

Asume la importancia de utilizar

con cuidado las sustancias

químicas.

Autoevaluación


docente

Son múltiples los productos químicos que se tienen en los hogares para

innumerables usos, muchos de ellos con riesgos potenciales de producir

accidentes e intoxicaciones, si es que no se tiene un debido cuidado en

su uso, y se mantienen alejados del alcance de los niños, los cuales son

los más propensos a envenenamientos con este tipo de productos.

Muchas industrias manufactureras de estos productos, como una

solución a este problema, han tomado medidas como el cambio de

envases, la aplicación de un seguro y complicado sistema de cerrado,

reducir la concentración de ciertos productos o cambios en el etiquetado;

estas medidas sin duda han incidido en una disminución de los

problemas con estos productos.

Se busca vivir en un hogar limpio y sano, para lograrlo se utilizan en las

casas productos de limpieza y desinfectantes que ayudan a cumplir estos

objetivos, pero si no se toman las medidas pertinentes de seguridad,

éstos se convierten en posibles fuentes de intoxicaciones y daños al

ambiente.

Son los artículos que se usan para la limpieza del hogar, lavatrastes o la

ropa, junto con los insecticidas, los que presentan mayor riesgo; esto por

su composición química, frecuencia de uso y por su fácil disponibilidad si

no se tiene cuidado de guardarlos en lugares seguros; entre éstos se

destacan: blanqueadores, limpiadores domésticos desinfectantes,

detergentes para ropa y para máquinas lavadoras trastes, los cáusticos o

corrosivos (capaces de producir lesiones, por acción directa en piel y

mucosas), que son probablemente los más peligrosos, se utilizan como

limpiadores, destapa caños, los insecticidas domésticos. Los productos

anteriores cuando causan intoxicaciones lo que se mide en que pueden

generar: náuseas, vómitos, dolor de cabeza, irritación o quemadura

dérmica, en la boca, nariz, garganta; pueden traer problemas en el

sistema respiratorio, sistema digestivo, a nivel neurológico, daños

hepáticos o renales, asma y hasta cáncer.

Existe otra infinidad de productos hogareños, muchos de los cuales no

son tóxicos, o pocos tóxicos, obviamente depende su toxicidad de

factores como: naturaleza de la sustancia, cantidad, concentración,

tiempo de exposición, edad del intoxicado, peso, fundamentalmente.


Los productos químicos utilizados en el hogar son de gran ayuda en la vida diaria, permiten rodear a las familias de una

serie de comodidades en relación con la limpieza, alimentación y principalmente salud.

No obstante, el mal uso e incorrecto almacenaje que se hace de ellos ha propiciado que

se produzcan accidentes y que se escuche con frecuencia que su uso está contribuyendo

al deterioro del ambiente que nos rodea, como lo es de productos que han ocasionado el

deterioro de la capa de ozono de la estratosfera, la cual nos protege de las radiaciones

UV; que los detergentes han terminado con la vida de peces en los ríos cercanos a las

zonas urbanas; y así, se podrían continuar citando casos cuya problemática es real y

seriamente preocupante. Si bien son ciertos estos problemas, también es verdad que los

insecticidas han colaborado a la erradicación de enfermedades y a elevar la calidad de

productos agrícolas; que los tetrafluorocarbonos marcaron pautas en el área de la

industria de la refrigeración, que la constante investigación en la producción de cada uno

de estos compuestos ha permitido encontrar estructuras químicas de insecticidas menos

agresivos y que actualmente se fabrican detergentes biodegradables.

Ahora bien, enterarse del costo de un producto químico de uso cotidiano, en relación con

la cantidad y la calidad que se está adquiriendo, es importante para la economía del

hogar, pero no es de menor importancia el hacer la diferencia entre un producto orgánico

o inorgánico, el conocer si es biodegradable o no, o si su envase es reciclable; conceptos

cuyo conocimiento permitirá hacer una correcta clasificación cuando se eliminen sus

desechos y contribuir de esa forma a evitar la contaminación de nuestro entorno.

La enseñanza de la Química a Nivel Superior debe tener como un relevante objetivo y formar futuros científicos que

colaboren a la previsión de problemas, a encontrar vías para prolongar y mejorar la vida del ser humano y dar solución

a los problemas ya creados; pero cada estudiante, de cualquier grado, así como tú, debe, a partir de sus

conocimientos, colaborar en la prevención de problemas mediante el desarrollo consciente de buenos hábitos, como

el uso correcto del agua, de la energía, de los productos químicos de uso cotidiano y procurando que estos

conocimientos trasciendan a sus respectivas familias. Educando a las nuevas generaciones con costumbres y

actitudes que les permitan prever la creación de problemas como accidentes en el hogar, contaminación ambiental,

etc., y evitar tener que remediarlos una vez generados, lo cual resulta complicado y costoso en diferentes aspectos.

En este punto, no se puede eludir la importancia de la intervención de las autoridades encargadas de supervisar la

producción y comercialización de compuestos de uso cotidiano, exigiendo a los productores que cumplan con las

normas de control de calidad y especificación en el etiquetado, tanto de las bondades del producto como los

cuidados que se debe de tener al utilizarlos, así como las precauciones que deben observarse al eliminar residuos o

envases.

Impacto ambiental.

En nuestro país, la evaluación al

impacto ambiental surge con la

promulgación de la Ley Federal de

Protección al Ambiente en 1982. Pero

fue hasta 1988 cuando la evaluación

del impacto ambiental se fortaleció con

la expedición de la Ley General del

Equilibrio Ecológico y la Protección al

ambiente. (LGEEPA).

189 BLOQUE 6

Cierre

Actividad: 3

Analiza con base en la información revisada, la condición que presenta tu casa en cuanto al uso adecuado de los

productos químicos, y entrega un reporte de lo que se encontró; qué debe cambiar para mejorar la seguridad.

Entrega en tiempo tu reporte para su revisión. (Debes escribir, aproximadamente, una cuartilla).

Una vez realizadas las actividades anteriores y leída la introducción al tema del uso

adecuado de los productos químicos caseros. Revisa en internet, entre otras, la siguiente

página:

http://www.cristinacortinas.net/

Revisa el documento: Bases para integrar planes de manejo de microgeneradores de residuos peligrosos.


Evaluación

Actividad: 3 Producto: Reporte. Puntaje:

Saberes


Reconoce los compuestos

inorgánicos presentes en los


Propone medidas de seguridad

para el uso de sustancias

químicas.

Previene riesgos al utilizar con

cuidado las sustancias químicas

presentes en el hogar.

Autoevaluación


docente



Representa y opera reacciones químicas.


Reconoce a los procesos químicos como fenómenos de su entorno y demuestra la validez

de la ley de la conservación de la materia al balancear ecuaciones químicas.

Atributos:






gráficas.





fenómenos.



información.









reflexiva.




192 REPRESENTA Y OPERA REACCIONES QUÍMICAS


Clasificación de los cambios químicos.

Inicio

Actividad: 1

Expliquen qué es una reacción química:

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Mencionen cinco reacciones que sucedan en tu entorno.

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Cuál es la importancia de las reacciones químicas?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Realicen la siguiente actividad experimental.

Propósito: Obtener un compuesto en estado gaseoso a partir de un sólido y un líquido.

Material.

Un vaso

Cáscara de huevo

Vinagre

Procedimiento:

1. Coloquen vinagre hasta la mitad de un vaso.

2. Desmenucen una cáscara de huevo y coloquen los trozos dentro del vaso con vinagre.

En equipo, resuelvan los siguientes cuestionamientos.

193 BLOQUE 7

Evaluación


Saberes


Identifica a la reacción química

como factor de transformación

en los materiales cotidianos.

Elige ejemplos de reacciones

químicas cotidianas.

Experimenta la formación de

compuestos.

Valora la observación e

identificación experimental de los

cambios químicos.

Coevaluación


docente


¿Qué ocurre? Hipótesis

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué compuesto gaseoso se formó? Expliquen lo sucedido, para su formación.

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Observaciones:


Desarrollo

Ecuación química.

La naturaleza es dinámica, y tanto la materia viva como la inerte sufren continuamente procesos de transformación, de

los cuales los más importantes son los que afectan su constitución. La formación de las rocas, el crecimiento de un

animal, la descomposición de los alimentos, la combustión, son procesos observables que manifiestan la

transformación de unas sustancias en otras. Los elementos químicos forman compuestos por medio de enlaces que

unen entre sí a sus átomos. La expresión “reacciones químicas” es lo que utilizamos para hacer mención de los

procesos que son la transformación de unas sustancias a otras y se explican como el resultado de un reagrupamiento

de átomos y de enlaces para dar nuevas moléculas.

Para que se produzca un cambio químico, es decir, una reacción química, debe existir una interacción entre dos o

más sustancias, o bien que la sustancia sea afectada por un cambio en su energía. El rompimiento de los enlaces

químicos se produce de forma espontánea o provocada.

En ocasiones no es fácil detectar cuándo se ha llevado a cabo una reacción química. Algunos signos que pueden

indicar que se ha realizado el cambio son:

La producción de un gas.

La aparición de un sólido (precipitado).

Cambio de color.

El aumento o disminución de la temperatura.

La reacción química es la observación del proceso de cambio químico, pero todo ese proceso hay que representarlo

de alguna forma. En el lenguaje químico, una reacción se representa mediante una ecuación, que es una forma

abreviada para describir una reacción química por medio de símbolos y fórmulas. Las sustancias iniciales se llaman

reactivos; y las finales, productos; se separan por una flecha que apunta hacia las sustancias formadas. Por ejemplo:

H2(g) + O

2(g) H

2O(g)

Esta ecuación nos dice que el hidrógeno molecular gaseoso reacciona con el oxígeno molecular gaseoso para

obtener agua gaseosa. Los reactivos son H2 y O

2, el producto H

2O.

En una ecuación química, además de los símbolos de los elementos, fórmulas y la (se lee “produce”), existen otros

términos. El signo (+) que se utiliza como un separador de los reactivos o productos. Los números de menor tamaño

que aparecen en el extremo inferior derecho de un símbolo se llaman subíndices e indican el número de átomos del

elemento. En las ecuaciones es conveniente expresar el estado de agregación de las sustancias participantes, con los

símbolos, (s) sólido, (l) líquido, (g) gaseoso y (ac) solución acuosa.

En ocasiones, sobre la flecha se coloca información adicional como la temperatura o presión en que se lleva a cabo la

reacción, la presencia de catalizadores, etc. Es importante saber si en una reacción química los productos pueden

volver a reaccionar para formar los reactivos originales. Cuando esto sucede, se colocan en la ecuación dos flechas

con sentido contrario. En ese caso se dice que la reacción es reversible.

195 BLOQUE 7

Símbolos utilizados con frecuencia en las ecuaciones químicas.

Símbolo Significado

Produce (n); apunta hacia los productos

Reacción reversible

Gas que se desprende; se escribe después de la fórmula

Sólido que se forma o precipitado; se anota después de la fórmula

(s) Estado sólido

(l) Estado líquido

(g) Estado gaseoso

(ac) (aq) Solución acuosa

∆ Calor

+ Más o reacciona con; se escribe entre las fórmulas de las sustancias

Actividad: 2

2Sr(s) + O2 (g) 2SrO(s)

a) ¿Cuál es el estado físico del estroncio?_____________________________________________________________

b) ¿Cuál es el subíndice del oxígeno? _______________________________________________________________

c) ¿Cuántos reactivos participan en esta reacción?______________________________________________________

d) ¿Cuántos productos se obtienen en esta reacción?___________________________________________________

Escribe los símbolos o fórmulas de las sustancias que se combinan en las siguientes reacciones.

Cobre sólido+ nitrato de plata acuoso plata sólido + nitrato de cobre acuoso.

Pon en práctica lo estudiado en el tema “ecuación química” y responde lo siguiente.

Puedes consultar la tabla periódica.

Utiliza la ecuación que se presenta a continuación para contestar las siguientes preguntas.


Evaluación

Actividad: 2 Producto: Ejercicios “uso del

lenguaje químico”. Puntaje:

Saberes


Interpreta el significado del

lenguaje químico.

Utiliza el lenguaje químico en la

representación de reacciones

químicas.

Aplica en forma correcta la

simbología química.

Autoevaluación


docente


Nombra las sustancias que participan e interpreta la simbología de las siguientes ecuaciones

químicas.

Mg(s) + 2HCl(ac) MgCl

2 (ac)

+ H

2(g)↑

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

2NaOH(s) + H2SO

4(l) Na

2SO

4(ac) + 2H

2O(l)

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Escribe las siguientes reacciones.

El monóxido de carbono gaseoso reacciona con el oxígeno gaseoso produciendo dióxido de carbono gaseoso.

___________________________________________________________________________________________________

El bromo líquido oxida al hierro metálico sólido, produciendo bromuro de hierro (III) sólido.

___________________________________________________________________________________________________

197 BLOQUE 7

Tipos de reacción.

Las reacciones químicas son los procesos por los que unas sustancias se transforman en otras, en este cambio no

solo hay transformación de materia, también hay cambios energéticos. La Química estudia las sustancias o especies

químicas, existentes en la naturaleza o que puedan obtenerse en el laboratorio. En el campo de acción de la Química

se incluye, como un aspecto relevante, el estudio de las transformaciones o reacciones.

Por medio de los avances obtenidos en el conocimiento de las reacciones de las sustancias, la Química participa en

la producción de nuevos materiales, en la preparación y conservación de los alimentos, la creación de nuevos

medicamentos y contribuye al conocimiento del metabolismo, que es el conjunto de los cambios de sustancias y

transformaciones de energía que tiene lugar en los seres vivos.

Lo anterior da muestra de la importancia del estudio de las reacciones químicas. Un ejemplo de ellas en los

organismos es la que encargada del balance de la acidez en el estomago. Un adulto produce diariamente entre dos y

tres litros de jugo gástrico, que es un ácido secretado por las glándulas de la membrana mucosa que envuelve al

estómago, que entre otras cosas contiene HCl con una concentración tan alta que podría disolver al zinc metálico. El

propósito de este medio tan ácido en el estómago es para digerir los alimentos y activar ciertas. Proteínas digestivas.

Sin embargo si el contenido de ácido es más alto de lo requerido puede causar contracción muscular, dolor,

inflamación y hasta sangrado.

Con un antiácido se contrarresta y se reduce temporalmente la molestia en el estómago. La función principal del

antiácido es neutralizar el HCl del jugo gástrico. Algunos antiácidos comerciales son: leche de magnesia Mg(OH)2 y

carbonato de calcio CaCO3, por ejemplo, la leche de magnesia actúa de acuerdo a la siguiente reacción de

neutralización de ácido-base:

2HCl + Mg(OH)2 MgCl

2 + 2H

2O

En la naturaleza se manifiestan constantemente cambios químicos o reacciones. Para estudiar esas reacciones de

manera sencilla los químicos las han clasificado en varios tipos:

síntesis

descomposición

sustitución simple

sustitución doble.

Reacciones de síntesis

A este tipo de reacciones también se les conoce como reacciones de combinación o reacciones de adición. Se

producen cuando dos o más sustancias (elementos o compuestos) sencillas reaccionan para producir una sola

sustancia (siempre un compuesto), pero más compleja. Se les puede representar de manera general como:

A + B AB


En este caso A y B son elementos o compuestos y AB es un compuesto más complejo. El oxígeno y los halógenos

son elementos muy reactivos que pueden sufrir reacciones de combinación con casi cualquier otro elemento. Entre

los diferentes tipos de reacción de combinación o síntesis se encuentran los siguientes:

1. metal + oxígeno óxido metálico

2Mg + O2

2MgO

2. no metal + oxígeno óxido no metálico

C + O2 CO

2

3. metal + no metal sal

2Na + Cl2

2NaCl

4. agua + óxido metálico base o hidróxido

2H2O + MgO Mg(OH)

2

5. agua + óxido no metálico oxiácido

H2O + SO

3 H

2SO

4

Reacciones de descomposición

En estas reacciones una sola sustancia participa como reactivo y le sucede que se descompone para formar dos o

más sustancias. La sustancia que se rompe siempre es un compuesto más complejo y los productos pueden ser

elementos o compuestos, pero más sencillos. Este tipo de reacciones se llevan a cabo, generalmente, en presencia

de calor o por adición de energía de algún tipo.

La forma general de representarlas es AB A + B

Es frecuente que al calentar compuestos oxigenados, se descompongan. No siempre es fácil predecir los productos

de una reacción de descomposición. Algunos ejemplos son:

1. Carbonatos metálicos y bicarbonatos se descomponen para producir dióxido de carbono gaseoso.

2NaHCO3 Na

2CO

3 + CO

2 + H

2O

Esta reacción describe el funcionamiento del polvo de hornear.

CaCO3 CaO + CO

2

2. Algunos compuestos se descomponen para producir oxígeno gaseoso.

2KClO3 KCl + 3O

2

HgO Hg + O2

Reacciones de sustitución simple

En estas reacciones un elemento reacciona reemplazando a otro en un compuesto. Las reacciones de sustitución

simple también se llaman reacciones de reemplazo, de sustitución o desplazamiento. La forma general es:

A + BC B + AC ó A + BC C + BA

199 BLOQUE 7

Dos tipos generales de reacciones de sustitución simple.

1. Un metal o catión (A) sustituye a un ion metálico en su sal o ácido, B puede ser un ion metálico o ion hidrógeno.

A + BC AC + B

Zn + CuSO4 ZnSO

4 + Cu

2. Un no metal o anión (A) sustituye a un ion no metálico en su sal o ácido, B puede ser un ion metálico o un ion

hidrógeno.

A + BC BA + C

Cl2 + 2NaBr 2NaCl + Br

2

Reacciones de sustitución doble o metátesis

En este tipo de reacciones las sustancias reaccionantes son dos compuestos, y las sustancias producidas son otros

dos compuestos diferentes de los anteriores; de tal manera que hay un intercambio de iones y elementos entre ellos.

El intercambio se lleva a cabo entre grupos positivos y negativos. Para escribir las fórmulas, se deben considerar las

cargas en función de las reglas de escritura de las fórmulas químicas que ya revisamos en el bloque anterior.

Un tipo de reacción de doble sustitución de gran importancia tanto en los seres vivos como a nivel industrial y

ambiental, es la reacción de un ácido con una base o hidróxido que produce sal y agua, tales reacciones se

denominan reacciones de neutralización.

Otras reacciones de sustitución doble:

1. Óxido metálico + ácido sal + agua

ZnO + 2HCl ZnCl2 + H

2O

2. Óxido no metálico + base sal + agua

CO2 + 2LiOH Li

2CO

3 + H

2O


Cierre

Evaluación


ecuaciones químicas. Puntaje:

Saberes


Identifica los tipos de reacciones

químicas: síntesis,

descomposición, sustitución

simple y doble sustitución.

Distingue los tipos de reacciones

químicas.

Completa reacciones químicas.

Utiliza con propiedad el lenguaje

químico.

Autoevaluación


docente

Actividad: 3

Escribe sobre la línea el tipo de reacción al que pertenece cada uno de los siguientes ejemplos.

Ejemplo Tipo de reacción

2Pt + F2 → 2PtF

2NaNO3 → 2NaNO

2 + O

2

N2 + 3H

2 → 2NH

3

3H2SO

4 + 2Al → Al

2(SO

4)3 + 3H

2

NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO

3

2SO2 + O

2 → 2SO

3

Cl2 + 2HI → I

2 + 2HCl

2H2O → 2H

2 + O

2

2Al(OH)3 + 3H

2SO

4 → Al

2(SO

4)3 + 6H

2O

3AgNO3 + Al → Al(NO

3)3 + 3Ag

(NH4)2Cr

2O

7 → Cr

2O

3 + N

2 + 4H

2O

Completa las siguientes reacciones y anota el tipo de reacción.

Reactivos Productos Tipo de reacción

Na + H2 → NaH Síntesis o combinación

K + H2SO

4 →

CaCO3 →

MgSO4 + Ba(NO

3)2 →

H2 + Cl

2 →

Al(OH)3 + HCl →

Resuelve los siguientes ejercicios de reacciones:

201 BLOQUE 7


Balanceo de ecuaciones químicas.

Inicio

Actividad: 1

¿Explica con tus palabras la Ley de Conservación de la materia aplicada a una reacción química?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

Escribe tres ejemplos de reacciones químicas que suceden en tu organismo.

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

Define oxidación.

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Escribe tres ejemplos de reacciones de oxidación, comunes en tu entorno.

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

_

Resuelve el siguiente cuestionario.


Evaluación


Saberes


Ubica la presencia de reacciones

en su entorno y organismo.

Expresa por escrito sus

conocimientos.

Se percata del conocimiento que

tiene sobre el tema.

Autoevaluación


docente

Desarrollo

Simbología.

Desde el origen del universo, se formó lo que conocemos como materia y energía, las cuales en todos los miles de

millones de años de existencia han permanecido presentes sufriendo transformaciones entre sus respectivas formas

de presentarse.

Esto se entiende a través de las leyes de la conservación de la materia y de la energía. En lo que respecta a la materia

queda claro que ésta no se puede crear, no se puede destruir, tan solo es posible poderla transformar. En todas las

reacciones químicas se observa un proceso de transformación de la materia, es por eso que en todo momento debe

de cumplirse con la ley universal de la conservación de la materia, publicada desde 1783 por Antoine Lavoisier.

De acuerdo a lo anterior, es necesario que las ecuaciones químicas cumplan con este

principio, para ello será necesario expresar un balanceo entre la materia que se expresa

en forma de reactivos con la materia que se expresa en forma de productos.

De seguro que en la secuencia anterior, observaste que en algunas de las ecuaciones

químicas mostradas, se indican ciertos números enteros positivos que se escriben antes

del símbolo o de la fórmula química de la especie química participante. Esos números

son llamados, coeficientes, y representan las veces que la especie química participa en

la reacción. Cuando no hay un coeficiente escrito se sobreentiende que se refiere al

número 1.

Pero entonces para contar con esos coeficientes será necesario aprender a hacer el

balanceo de las ecuaciones químicas. Existen varios métodos para balancear

ecuaciones químicas como son: El método de balanceo por tanteo, el método redox o

de oxidación – reducción, el método del ión electrón. En esta secuencias o se abordarán

los métodos de tanteo y de redox, el método del ión electrón se revisa en las secuencias de las asignaturas de Temas

Selectos de Química.

Método de balanceo por tanteo.

Tal como se entiende por la palabra tanteo, este método basa su proceso en un conteo a prueba y error hasta tener el

mismo número de átomos en reactivos y en productos. Este método tiene efectividad con ecuaciones que sean

sencillas, las cuales se caracterizan por tener de una a dos especies químicas en reactivos o en productos. Si la

ecuación tiene tres o más especies químicas en cualquiera de sus apartados, se considera que ya es compleja y no

se aconseja el balanceo por tanteo.

Por ejemplo en la siguiente ecuación química:

NaOH + HCl NaCl + H2O

203 BLOQUE 7

Reactantes Productos

Na = 1 Na = 1 sodio balanceado

O = 1 O = 1 oxígeno balanceado

H = 2 H = 2 hidrógeno balanceado

Cl = 1 Cl = 1 cloro balanceado

Es evidente que esta ecuación química está balanceada sin necesidad de escribir los coeficientes ya que en todos los

casos es de 1, ahora ve el siguiente ejemplo:

KClO3 KCl + O

2

Reactivos Productos

K = 1 K = 1 potasio balanceado

Cl = 1 Cl = 1 cloro balanceado

O = 3 O = 2 oxígeno no balanceado

Es necesario empezar el balanceo con los átomos de oxígeno. Para esto se hace la siguiente sugerencia: si en el

conteo de un mismo átomo se tiene número impar y número par, se sugiere que el número impar se haga par y para

eso el número impar se multiplica por dos 3 x 2 = 6.

Se supone que las fórmulas químicas están escritas correctamente y por lo tanto no se pueden cambiar ninguno de

los subíndices presentes en las fórmulas, así que sólo se acepta agregar números que sean multiplicadores de la

fórmula o símbolo

O = (3)2 =6 O = (2)3 = 6 oxígeno balanceado, pero al multiplicar las fórmulas en la ecuación se

desequilibra el potasio y el cloro.

2KClO3 KCl + 3O

2

Reactivos Productos

K = (1)2 =2 K = 1 potasio no balanceado

Cl = (1)2 =2 Cl = 1 cloro no balanceado

O = (3)2 =6 O = (2) = 6 oxígeno balanceado

Pero al igual se procede con el potasio y con el cloro en productos

K = (1)2 =2 K = (1)2 = 2 potasio balanceado

Cl = (1)2 =2 Cl = (1) = 2 cloro balanceado

O = (3)2 =6 O = (2) = 6 oxígeno balanceado

2KClO3 2KCl + 3O

2 ecuación química balanceada.

Observa un ejemplo más:

O2 + Sb

2S

3 SbO

2 + SO

2


Sugerencia: si en las especies químicas participantes existe un átomo que aparece muchas veces, se sugiere

balancearlo al final. En este ejemplo está el caso del oxígeno.

Reactivos Productos

Sb = 2 Sb = 1 no balanceado

S = 3 S = 1 no balanceado

O = 2 O = 2 + 2 = 4 no balanceado

Se balancea el antimonio y el azufre y el efecto multiplicador se aplica al oxígeno donde corresponda, y queda:

Reactivos Productos

Sb = 2 Sb = (1)2 = 2 balanceado

S = 3 S = (1)3 = 3 balanceado

O = 2 O = (2)2 + (2)3 = 10 no balanceado

O2 + Sb

2S

3 2SbO

2 + 3SO

2 falta balancear el oxigeno

Reactivos Productos

O = (2)5 = 10 O = (2)2 + (2)3 = 10 balanceado

5O2 + Sb

2S

3 2SbO

2 + 3SO

2 ecuación química balanceada

Actividad: 2

Ecuación Ecuación balanceada

Al(OH)3 + H

2SO

4 Al

2(SO

4)3 + H

2O

Fe + HCl FeCl3 + H

2

CO2 + H

2O C

6H

12O

6 + O

2

C3H

8 + O

2 CO

2 + H

2O

H2SO

4 + Ca

3(PO

4)2 CaSO

4 + H

3PO

4

CaCO3 CaO + CO

2

Balancea por el método del tanteo las siguientes ecuaciones químicas:

205 BLOQUE 7

Evaluación

Actividad: 2 Producto: Balanceo de ecuaciones

por el método de tanteo. Puntaje:

Saberes


Reconoce el método de tanteo

para el balanceo de ecuaciones

químicas.

Aplica el método de tanteo para

balancear ecuaciones químicas.

Valora la ley de conservación de la

materia, como principio

fundamental de la Química.

Autoevaluación


docente

Método de balanceo Redox o por oxidación – reducción.

Este método es un poco más elaborado, pero no por eso significa que no se pueda hacer. Antes de empezar con los

pasos del mismo, es necesario definir y aclarar dos términos: el de oxidación y el de reducción.

La oxidación es un evento que se presenta en un átomo, cuando éste pierde o cede electrones, provocando que su

número de oxidación aumente en su carácter de positivo.

La reducción es un evento simultáneo a la oxidación, ya que ante la pérdida de electrones por un átomo es necesario

que otro átomo gane esos electrones, provocando la reducción; o sea, al ganar electrones un átomo hace que su

número de oxidación disminuya, o bien se haga más negativo.

En pocas palabras, la pérdida de electrones es la oxidación, la ganancia de electrones es reducción.

El átomo A pierde electrones, por lo que sufre la oxidación, o sea se oxida, pero, al perder, provoca que otro los gane;

hace que se provoque la reducción, así que se le considera como el agente reductor.

El átomo B gana electrones, por lo que sufre la reducción, o sea se reduce; pero, al ganar, provoca que otro los

pierda; hace que se provoque la oxidación, por lo que se le considera como el agente oxidante.

Algo importante en este proceso es que si se pierde un número de electrones, se debe de ganar ese mismo número

de electrones, es decir # electrones perdidos = # electrones ganados.

Para que este método de balanceo sea exitoso es necesario que se escriban correctamente las fórmulas y símbolos

químicos de las especies participantes en la ecuación.

Los pasos a seguir para balancear por oxidación - reducción son los siguientes:

Primer paso. Determinar los números de oxidación de todos y cada uno de los átomos presentes en la ecuación

química.


Para esta determinación es necesario retomar lo ya visto en el bloque anterior con relación a las reglas

1. El número de oxidación de un elemento libre es cero. (Zn0

, Al0

, Cu0

N2

0

, H2

0

, O2

0

, Cl2

0

, P4

0

) 2. El número de oxidación de los metales en los compuestos es igual a su valencia iónica. Por ejemplo, alcalinos +1,

alcalino térreos +2, y siempre es positiva, algunos metales tienen valencia única como los que pertenecen a los

grupos IA, IIA y IIIA, pero otros tienen valencia variable y ésos los encontramos en el bloque de los metales de

transición.

Sugerencia: se sugiere que consultes la tabla periódica y hagas una lista de metales de valencia única, escribiendo

el símbolo y su valencia, así como una lista de metales de valencia variable.

3. El número de oxidación de un ion es igual a su carga.

4. El número de oxidación del hidrógeno en la mayoría de los compuestos que forma se combina con +1 (H+1

Cl),

excepto en los hidruros metálicos, que son compuestos en donde el hidrógeno se une al metal y como el metal

siempre debe de ser positivo, es donde el hidrógeno debe de ser –1 (NaH–1

).

5. El número de oxidación del oxígeno en la mayoría de los compuestos que forma es –2 (CO2

-2

) excepto en los

peróxidos que es –1 (H2O

2

-1

).

6. La suma algebraica de los números de oxidación de todos los átomos de un compuesto es igual a cero ( 11

ClH ).

En los casos en que los números de oxidación no son iguales, se calcula multiplicando primero la cantidad de

átomos de cada elemento por su respectivo número de oxidación y sumando ambos resultados, dicha suma

debe ser igual a cero.

Ejemplo: 2

24

OC = (+4) + 2(–2) = +4 + (–4)= 0

Esto permite que si en una fórmula química hay dos clases de elementos y se conoce el número de oxidación de

uno de ellos, el otro se determina por diferencia, de igual forma si la fórmula química es de tres clases de

elementos y se conoce el número de oxidación de dos de ellos, el tercero se obtiene por diferencia.

H2

+1

S O4

-2

= 2(+1) + (X) + 4(-2) = 0 = (+2) + (-8) + (X) = 0 entonces X = +6

H2

+1

S+6

O4

-2

7. Existen especies químicas que reciben el nombre de iones poliatómicos y tienen un estado de oxidación propio

igual a su carga, por ejemplo (SO4)-2

en las cuales los átomos están agrupados y así presentan una carga y

actúan como unidad. En estos casos la suma del total de carga positiva más el total de carga negativa deberá de

ser igual a la carga neta del ión, por ejemplo (SO4)-2

, S = (+6) y O = (-2), entonces (+6) + 4(-2) = (+6) + (-8) = -

2. Este tipo de consideraciones son muy útiles cuando tiene un metal de valencia variable unido a un ión

poliatómico, ya que en esos casos se tiene tres clases de elementos y se conoce el número de oxidación de uno

de ellos, por lo que hay que acudir a la constitución del ion poliatómico para obtener el segundo número de

oxidación y poder aplicar la regla 6.

Por ejemplo en la fórmula Fe2(SO

4)3 por regla 5 el oxígeno es -2, pero el hierro por regla 2 es positivo pero de

valencia variable, puede ser +2 y +3, así que tenemos que considerar que el azufre es +6 por regla 7 y así por

regla 6 determinar que el hierro es +3.

Fe2

+3

(S

+6

O4

-2

)3 = 2(+3) + 3(+6) + 12(-2) = (+6) + (+18) + (-24) = 0

Aplica este primer paso a la siguiente ecuación química:

KMnO4 + HCl KCl + MnCl

2 + H

2O + Cl

2

207 BLOQUE 7

Para cada especie química, se determinan los números de oxidación de lo más sencillo a lo más complicado.

Especie Reglas aplicadas Resultado

Cl2 Regla 1 Cl = 0

H2O Regla 4 y 5 confirma regla 6 H= +1, O = -2

MnCl2 Regla 2 y regla 6 Mn = +2 Cl = -1

KCl Regla 2 y regla 6 K = +1 Cl = -1

HCl Regla 4 y regla 6 H = +1 Cl = -1

KMnO4 Regla 2, regla 7 y regla 6 K = +1 Mn = +7 O = -2

K+1

Mn+7

O4

-2

+ H+1

Cl-1

K+1

Cl-1

+ Mn+2

Cl2

-1

+ H2

+1

O

-2

+ Cl2

0

Segundo paso. Ya con los números de oxidación determinados en forma correcta se puede decir que ya tenemos un

80% del problema resuelto, ahora hay que determinar cuál se oxida y cuántos electrones pierde por átomo, cuál se

reduce y cuántos electrones gana por átomo. Para ello es necesario auxiliarse de la siguiente gráfica:

Para determinar qué elemento se oxida o se reduce, se hace una comparación del número de oxidación del elemento

en el apartado de reactivos con respecto a su número de oxidación en el apartado de productos.

Elemento Reactivos Productos

K K+1

K+1

Mn Mn+7

Mn+2

O O-2

O-2

H H+1

H+1

Cl Cl-1

Cl-1

+ Cl-1

+ Cl0

Se observa que el potasio, el hidrógeno y el oxígeno no presentan cambio en sus números de oxidación, por lo que en

ellos no hay oxidación ni reducción, en este paso se pasan por alto, no así con el manganeso y el cloro. Para expresar

lo que pide este paso se recomienda usar semi ecuaciones con los átomos que sufren cambios.

Mn+7

+ 5e-

Mn+2

se reduce, gana 5 electrones por átomo, es el agente oxidante.

Cl-1

- 1e-

Cl0

se oxida, pierde 1 electrón por átomo, es el agente reductor.

Sugerencia: se sugiere que si estos átomos que cambian de número de oxidación tienen subíndice en la ecuación, haz

la semi ecuación con el subíndice en donde corresponda y balancea con coeficiente el otro lado. Y considera el

número de electrones de acuerdo al número de átomos.

2Cl-1

- 2e-

Cl2

0


Tercer paso. Como la cantidad de electrones ganados depende de la cantidad de electrones perdidos, es importante

considerar que el número de electrones ganados, sea igual al número de electrones perdidos. Para eso en las semi

ecuaciones resultantes del paso anterior, se determina el siguiente número que sea común múltiplo entre los números

de electrones ganados y perdidos. Para lograr ese común múltiplo como electrones totales, se multiplica la semi

ecuación con el número que corresponda.

Mn+7

+ 5e-

Mn+2

2Cl-1

-2e-

Cl2

0

El siguiente número común múltiplo entre el 5 y el 2 es el 10, por lo que para tener 10 electrones ganados se multiplica

la semi ecuación por 2. Y para tener 10 electrones perdidos se multiplica la semi ecuación por 5

(Mn+7

+ 5e-

Mn+2

)2 = 2Mn+7

+ 10e-

2Mn+2

(2Cl-1

-2e-

Cl2

0

)5 = 10Cl-1

-10e-

5Cl2

0

Cuarto paso. Los enteros que multiplican a los elementos en las semi ecuaciones obtenidas en el paso anterior, se

traducen en el total de átomos de esa clase y ese número de oxidación en la ecuación general. Así se obtienen los

primeros coeficientes del balanceo, los demás se obtienen siguiendo un balanceo por tanteo, tomando como base lo

obtenido y siguiendo las sugerencias dadas en el método de tanteo.

2K+1

Mn+7

O4

-2

+ 10 H+1

Cl-1

K+1

Cl-1

+ 2Mn+2

Cl2

-1

+ H2

+1

O

-2

+ 5Cl2

0

El elemento cloro no queda balanceado, ya que hay especies en donde no sufre cambio, además es el elemento que

más se repite, por lo que se sugiere balancearlo al final.

Se balancea el potasio, el oxígeno y el hidrógeno, en ese orden y así queda balanceado el cloro.

2K+1

Mn+7

O4

-2

+ 16 H+1

Cl-1

2K+1

Cl-1

+ 2Mn+2

Cl2

-1

+ 8H2

+1

O

-2

+ 5Cl2

0

Reactivos Productos

K = 2(1) = 2 K = 2(1) = 2

Mn = 2(1) = 2 Mn = 2(1) = 2

O = 2(4) = 8 O = 8(1) = 8

H = 16(1) = 16 H = 8(2) = 16

Cl = 16(1) = 16 Cl = 2(1) + 2(2) + 5(2) = 2 +4 +10 = 16

209 BLOQUE 7

Evaluación

Actividad: 3 Producto: Balanceo de ecuaciones

por el método de oxidación-reducción. Puntaje:

Saberes


Reconoce el método de

oxidación-reducción o redox

para el balanceo de ecuaciones

químicas.

Aplica el método de oxidación-

reducción o redox para balancear

ecuaciones químicas.

Valora la ley de conservación de la

materia, como principio

fundamental de la Química.

Autoevaluación


docente

Actividad: 3

Ecuación Ecuación balanceada

Cu + HNO3 Cu(NO

3)2 + NO + H

2O

NaClO3 + K

2SnO

2 NaCl + K

2SnO

3

Fe2S

3 + O

2 Fe

2O

3 + SO

2

Zn + HNO3 NO + Zn(NO

3)2 + H

2O

MnO2 + HCl Cl

2 + MnCl

2 + H

2O

HNO3 + H

2S NO + S + H

2O

KCl + KMnO4 + H

2SO

4 MnSO

4 + K

2SO

4 + H

2O + Cl

2

Realiza el balanceo por oxidación – reducción de las siguientes ecuaciones químicas.


Importancia de las reacciones de reducción-oxidación

Los procesos oxidación-reducción tienen una gran importancia en biología molecular, porque son

empleados en la fotosíntesis y en la respiración a nivel molecular, dos procesos fundamentales

para la vida de los organismos. También son de mucha utilidad en las industrias por su uso

productivo. Por ejemplo, la reducción de minerales para la obtención del aluminio o del hierro. A

veces se emplean las reacciones de reducción-oxidación como prevención. Por ejemplo, en la

corrosión.

Las reacciones de oxidación-reducción tienen un papel importante en el quehacer cotidiano, los antisépticos que

protegen de enfermedades y los procedimientos que revelan los rollos fotográficos son reacciones de óxido-

reducción. El funcionamiento de la batería de un automóvil, las de una linterna, el blanqueador para ropa, son

ejemplos de dispositivos y sustancias que implican reacciones de óxido-reducción.

Los agentes oxidantes y la salud

Un antiséptico es una sustancia que evita el crecimiento de los microorganismos, y un

desinfectante es la sustancia que destruye las bacterias y microorganismos patógenos. Los

antisépticos se aplican en tejidos vivos y los desinfectantes en materiales inanimados.

Los antisépticos y desinfectantes actúan generalmente como agentes oxidantes de algunas

sustancias fundamentales para la vida de las bacterias y microorganismos. Por su alto

poder oxidante, atacan y llegan a destruir también las células de la piel, por lo que su

aplicación debe ser controlada. Con frecuencia, se utilizan como antisépticos las soluciones

de yodo o los compuestos que liberan este elemento, también se utiliza el peróxido de

hidrógeno en solución acuosa al 3% (agua oxigenada).

El hipoclorito de sodio disponible en solución acuosa, además de ser utilizado como

blanqueador para ropa, se utiliza también para desinfectar el agua de albercas y, en

algunos casos, para potabilizar el agua. El ozono es otra sustancia oxidante empleada para desinfectar el agua

potable.

Limpieza y desinfección.

La desinfección química debe

estar precedida siempre por

una limpieza, ya que la

acción mecánica por sí solo

elimina gran cantidad de

micoorganismos y materia

orgánica que puede inactivar

al desinfectante.

Factores que afectan la potencia de un desinfectante.

Concentración del agente y tiempo de actuación.

Ph.

Temperatura.

Naturaleza del microorganismo y otros factores

asociados a la población microbiana.

Presencia de materiales extraños.

211 BLOQUE 7

Cierre

Evaluación

Actividad: 4 Producto: Ejercicios con

ecuaciones químicas. Puntaje:

Saberes


Relaciona los conocimientos

sobre tipo de reacción, Ley de

conservación de la materia y

balanceo de ecuaciones.

Integra conocimientos.

Participa activamente en el

trabajo en equipo.

Aprecia las aportaciones de los

compañeros.

Coevaluación


docente

Actividad: 4

Completa la ecuación Balancea la ecuación Tipo de reacción.

No metal + hidrógeno

I2 + H

2→

Óxido no metálico + agua

SO3 + H

2O →

Metal + agua

Na + H2O →

Metal + no metal

Fe+2

+ S →

En equipo. Completen las siguientes ecuaciones; una vez que lo hayan hecho, ahora

balancéenlas y por último escriban el tipo de reacción al que pertenece cada una de

ellas. Presten atención a la identificación de las sustancias reaccionantes para facilitar la

predicción del los productos.


Actividad: 5

Lectura ¿Envejecemos por oxidación?

¿Por qué envejecemos? La verdad nadie la sabe.

Pero es una realidad que el cuerpo se va

desgastando con los años, sobre todo, después

de los 70 u 80 años.

Por la complejidad del cuerpo humano es muy

difícil señalar la causa o las causas del

envejecimiento. Muchos científicos creen que

que la oxidación desempeña un papel

importante en el envejecimiento de las personas.

El oxígeno es esencial para la vida, eso lo

sabemos todos, pero también en exceso

ocasiona efectos nocivos. Las moléculas de

oxígeno y otras sustancias oxidantes del cuerpo

humano extraen electrones únicos de moléculas

de gran tamaño que constituyen las membranas

celulares (paredes), ocasionando así que éstas

se hagan muy reactivas. De hecho, estas

moléculas activadas pueden reaccionar unas

con otras modificando las propiedades de la

membrana celular. Si se acumulan suficientes

cambios de este tipo el sistema inmune del

cuerpo llega a considerar las células

modificadas como “extrañas” y las destruye.

Esta acción es particularmente dañina para el

organismo cuando las células afectadas son

irremplazables, como ocurre con las células

nerviosas.

Científicos estadounidenses han examinado el

envejecimiento de la mosca casera común. Sus

investigaciones indican que los daños

acumulados por oxidación se relacionan tanto

con la vitalidad de la mosca como con su

expectativa de vida. Un estudio demostró que las

moscas a las que se obligó a llevar una vida

sedentaria (no se les permitía volar), presentaron

una cantidad mucho menor de daños por

oxidación (debido a su consumo más bajo de

oxígeno) y vivieron el doble que aquellas moscas

con actividad normal.

Los conocimientos acumulados de varios

estudios indican que la oxidación tal vez

constituya una de las principales causas del

envejecimiento. Para protegernos de tal proceso

el mejor método sería estudiar las defensas

naturales del organismo contra la oxidación. Un

estudio reciente ha demostrado que la

melatonina (producto químico secretado por la

glándula pineal en el cerebro, pero sólo por la

noche) protege contra la oxidación.

Además, desde hace mucho tiempo se sabe que

la vitamina E es un antioxidante. Los estudios

han demostrado que los eritrocitos deficientes en

vitamina E envejecen mucho más rápido que las

células que tienen niveles normales de esta

vitamina. Con base en este tipo de evidencia

muchas personas toman dosis cotidianas de

vitamina E para luchar contra los efectos del

envejecimiento.

La oxidación es sólo una posible causa del

envejecimiento. Aún continúan las

investigaciones en muchos campos para

determinar por qué “envejecemos” a medida que

el tiempo trascurre.

Adaptado de Steven S. Zumdahl, Fundamentos

de química, 5ª. Ed., México, McGraw-Hill

Interamericana Editores, 2007

Lee con atención el siguiente texto y responde las preguntas que se te piden.

213 BLOQUE 7

Evaluación


Saberes


Identifica la presencia de

reacciones de oxidación-

reducción en los seres vivos.

Práctica la lectura de

comprensión.

Aprecia la importancia de las

reacciones de oxidación-

reducción en los organismos.

Autoevaluación


docente


A partir del texto explica el concepto de moléculas activadas.

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¿Qué evidencias hacen pensar que el consumo de antioxidantes puede ayudar a retrasar el envejecimiento?

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¿Cuál es la propuesta de protección contra el proceso de envejecimiento que propone el texto?

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Evaluación

Actividad: 6 Producto: Investigación. Puntaje:

Saberes


Reconoce las repercusiones

positivas o negativas sobre el

medio ambiente y la sociedad

provocadas por los procesos

químicos.

Selecciona ejemplos de procesos

químicos cotidianos.

Evalúa las repercusiones de los

procesos químicos.

Coevaluación


docente

Actividad: 6

Procesos químicos para solucionar problemas. Procesos químicos que producen residuos

peligrosos

En equipo. Investiguen tres ejemplos de reacciones o procesos químicos que se utilizan

para solucionar problemas y procesos químicos en los cuales se generan residuos tóxicos

o perjudiciales en algún grado, tanto para los organismos como para el ambiente. Escriban

lo encontrado en el siguiente espacio.


Entiende los procesos asociados con el calor y la velocidad

de las reacciones químicas.


Reconoce la influencia de los factores que intervienen en la rapidez con que se llevan a cabo las

reacciones químicas y la cantidad de calor que se intercambia cuando se desarrollan. Asimismo,

valora la importancia del desarrollo sostenible y adopta una postura crítica y responsable ante el

cuidado del medio ambiente.

Atributos:

Durante el presente bloque se busca desarrollar los siguientes atributos de las competencias

genéricas:



4.1 Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, Matemáticas o gráficas.

5.1 Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo cómo cada uno de

sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.



fenómenos.



información.






8.1 Propone manera de solucionar un problema y desarrolla un proyecto en equipo, definiendo

un curso de acción con pasos específicos.

8.2 Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva.

8.3 Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que

cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.


216 ENTIENDE LOS PROCESOS ASOCIADOS CON EL CALOR Y LA VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS


Cambios energéticos en las reacciones químicas.

Inicio

Actividad: 1

Menciona tres ejemplos de cambios químicos en los que se aprecie un cambio de energía. (Calor, luz, etc.)

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Describe la reacción de combustión de un trozo de madera.

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¿Cómo obtienen su energía los seres vivos?

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En equipo, respondan las siguientes preguntas.

217 BLOQUE 8

Evaluación


Saberes


Reconoce los cambios de

energía que tienen lugar en las

reacciones químicas.

Integra el concepto de energía a

las reacciones químicas.

Muestra interés por comprender

los cambios energéticos.

Colabora entusiastamente en el

trabajo grupal.

Coevaluación


docente


Describe las siguientes ecuaciones, menciona dónde se llevan a cabo.

C6H

12O

6 + 6 O

2 → 6 CO

2 + 6H

2O + Energía

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6 CO2 + 6H

2O + Energía → C

6H

12O

6 + 6 O

2

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Desarrollo

El calor en las reacciones químicas.

Todas las reacciones químicas obedecen a dos leyes fundamentales: la ley de conservación de la materia y la ley de

conservación de la energía, que en forma interdisciplinaria hoy se consideran como si fueran una sola, la ley de la

conservación de la materia y la energía. Energía es un término muy utilizado aun cuando representa un concepto muy

abstracto; en el bloque 2 se consideró como una de las dos formas que tiene la naturaleza para manifestarse. En

general, la energía se define como la capacidad para efectuar un trabajo. Todas las formas de energía son capaces de

efectuar un trabajo (es decir, ejercer una fuerza en una distancia) pero no todas tienen la misma importancia para la

Química. Por ejemplo, la energía contenida entre las mareas y la Química es mínima. Los químicos definen trabajo

como el cambio de energía producida por un proceso. La energía cinética es una de las formas de energía que

interesa mucho a los químicos. Otros tipos son energía radiante, energía térmica, energía química y energía potencial.

La energía térmica es la energía asociada al movimiento aleatorio de los átomos y las moléculas. En general, la energía

térmica se puede calcular a partir de mediciones de temperatura. Cuanto más vigoroso sea el movimiento de los

átomos y de las moléculas en una muestra de materia, estará más caliente y su energía térmica será mayor. Sin

embargo, es necesario distinguir con claridad entre energía térmica y temperatura. Una taza de café a 70°C tiene más

alta temperatura que una tina llena con agua a 40°C, pero en la tina se almacena mucha más energía térmica porque

tiene un volumen y una masa mucho mayor que la taza de café y, por lo tanto, hay más moléculas de agua y mayor

movimiento molecular.

Es frecuente que durante una reacción química se libere o se absorba una cierta cantidad de energía. El cambio de

energía que se presenta durante una reacción química es el resultado de la ruptura y formación de enlaces químicos,

cuando los reactivos se convierten en productos. El cambio de energía permite explicar por qué ocurren las

reacciones químicas; éstas tienden a avanzar hacia productos que se encuentren en un estado de menor energía.

La transferencia de energía (reactivos a productos) tiene importantes aplicaciones en los sistemas vivos, en los

procesos industriales, en la calefacción o enfriamiento de los hogares y en muchas otras situaciones.

Casi todas las reacciones químicas absorben o liberan energía, generalmente en forma de calor. Es importante

entender la diferencia entre energía térmica y calor. El calor es la transferencia de energía térmica entre dos cuerpos

que están a diferentes temperaturas. Con frecuencia se habla del “flujo de calor” desde un objeto caliente hacia uno

frío. A pesar de que el término calor por sí mismo implica transferencia de energía, generalmente se habla de calor

absorbido o calor liberado para describir los cambios energéticos que ocurren durante un proceso. La termoquímica

es el estudio de los cambios de calor en las reacciones químicas.

Para analizar los cambios de energía asociados a las reacciones químicas, primero es necesario definir el sistema o la

parte específica del universo que interesa; lo que no sea parte del sistema será considerado como medio ambiente o

sus alrededores. Hay tres tipos de sistemas. Un sistema abierto puede intercambiar masa y energía, por lo general en

forma de calor, con sus alrededores. Un ejemplo de sistema abierto puede ser el formado por una cantidad de agua

en un recipiente abierto. Si se cierra el recipiente, de manera que el vapor de agua no pueda escaparse para

condensarse en el recipiente se tiene un sistema cerrado, el cual permite la transferencia de energía (calor) pero no de

masa. Al colocar el agua en un recipiente totalmente aislado, se construye un sistema aislado, el cual no permite la

transferencia ni de masa ni de energía.

219 BLOQUE 8

Para explicar los cambios que se producen en un sistema, es necesario definir con

precisión sus propiedades, antes y después de que se produzca el cambio. Por lo

regular, esto se hace al especificar el estado del sistema (reacción), es decir, al reunir

un grupo específico de condiciones de presión, temperatura, número de moles de cada

componente y su forma física (por ejemplo gas, líquido o forma cristalina). Al especificar

estas variables, se han fijado todas las propiedades del sistema. Por lo tanto, el

conocimiento de estas características permite definir sin ambigüedad las propiedades

del sistema.

Para los químicos, los sistemas incluyen las sustancias que están implicadas en los

cambios químicos y físicos. Por ejemplo, en un experimento de neutralización ácido-

base, el sistema puede ser el recipiente que contiene 50 mililitros de HCl al cual se

agregan 50 mililitros de NaOH. Los alrededores son el resto del universo externo al

sistema, o sea, el medio ambiente.

La combinación de hidrógeno gaseoso con oxígeno gaseoso es una de las muchas reacciones químicas que liberan

una gran energía.

2H2(g)+ O

2(g) → 2H

2O(l) + energía

En este caso, se puede considerar la mezcla de reacción (moléculas de hidrógeno, de oxígeno y de agua) como el

sistema, y al resto del universo, como los alrededores del sistema. Debido a que la energía no se puede crear ni

destruir, cualquier pérdida de energía por el sistema la deben ganar los alrededores. Así, el calor generado por el

proceso de combustión se transfiere del sistema a sus alrededores. Esta reacción es un ejemplo de una reacción

exotérmica, que es cualquier proceso que cede calor, es decir, que transfiere energía térmica hacia los alrededores.

Considérese ahora otra reacción, la descomposición del óxido de mercurio (II) (HgO) a altas temperaturas:

Energía + 2HgO(s) → 2Hg(l) + O2(g)

Glosario:

Calor de formación.

Cambio de energía

cuando un mol de una

sustancia se forma a

partir de sus elementos


Este proceso es un ejemplo de una reacción endotérmica, en el cual los alrededores deben suministrar el calor al

sistema (es decir, al HgO) si no se hace, el HgO no se descompone.

Se observa que en las reacciones exotérmicas la energía total de los productos es

menor que la energía total de los reactivos. La diferencia es el calor suministrado

por el sistema a los alrededores. En las reacciones endotérmicas ocurre

exactamente lo contrario. En este caso, la diferencia entre la energía de los

productos y la energía de los reactivos es igual al calor suministrado por los

alrededores al sistema.

La mayoria de los cambios físicos y químicos, incluidos los que tienen lugar en los

sistemas vivos, ocurren en condiciones de presión constante de la atmósfera. En el

laboratorio, por ejemplo, con frecuencia las reacciones se realizan en vasos de

precipitados, matraces o tubos de ensayo, que permanecen abiertos a los

alrededores y, por tanto, su presión aproximada es de una atmósfera (1 atm). Para

medir el calor absorbido o liberado por un sistema (reacción) durante un proceso

a presión constante, los químicos utilizan una propiedad denominada entalpía,

que se representa por el símbolo H. La entalpía es una propiedad extensiva, su

magnitud depende de la cantidad de materia presente. Es imposible determinar la

entalpía de una sustancia, por lo tanto lo que se mide realmente es el cambio de

entalpía, ∆H. (La letra griega delta, ∆, significa cambio).

El calor de reacción, es decir, el cambio de energía en una reacción química, se

llama entalpía, palabra que deriva del griego enthalpein que significa calentar, y se

representa con la letra H.

La entalpía de reacción, ∆Hr, es la diferencia entre las entalpías de los poductos y las entalpías de los reactivos:

∆Hr = H(productos) – H(reactivos)

En otras palabras, ∆Hr representa el calor absorbido o liberado durante una reacción.

La entalpía de reacción puede ser positiva o negativa, según el proceso. Para una reacción endotérmica (el sistema

absorbe calor), ∆Hr es positivo (es decir ∆Hr>0).

Para una reacción exotérmica (el sistema libera calor hacia los alrededores), ∆Hr es negativo (es decir ∆Hr<0).

El valor de ∆Hr se puede determinar experimentalmente midiendo el flujo de calor que acompaña a una reacción a

presión constante. Esta determinación se puede hacer midiendo el cambio de temperatura que produce la reacción.

La medición del flujo de calor se llama calorimetría y al aparato con el cual se mide se le llama calorímetro.

El calor de formación o entalpía de formación (∆H°f) es el cambio de entalpía estándar para la formación de un mol de

un compuesto, a partir de sus elementos constituyentes.

representa las condiciones del estado estándar (1 atm) y, el subíndice “f”

, significa formación. El superíndice

Un cambio estándar de entalpía es aquél que se efectúa cuando todos los reactivos y los productos se encuentran en

el estado estándar, es decir, en la forma en que son más estables, a una temperatura de particular interés

(generalmente 25°C), y a una presión atmosférica estándar de una atmósfera.

“°”

Reacción exotérmica.

Reacción endotérmica.

221 BLOQUE 8

En las tablas de valores de ∆H°f (entalpÍa de formación) no se dan valores

para las sustancias como: H2, grafito (C), O

2, o sea los elementos químicos;

esto se debe a que las entalpías molares de formación para los elementos en

su estado estándar son cero, ya que ésta es la forma estándar (estable) de

estos elementos en la naturaleza, además de que su formación es algo

inherente al universo, se entiende que los elementos químicos que se tienen

en la naturaleza se formaron en las estrellas.

La entalpía total de un

sistema no puede ser

medida directamente, en

cambio, la variación de

entalpía de un sistema sí

puede ser medida

experimentalmente.


Actividad: 2

Glosario

Lee el tema “El calor en las reacciones químicas” y elabora un glosario con los términos

que te resulten nuevos o que consideres importantes para entender el tema de este

bloque. No transcribas la información, realiza el esfuerzo de escribir lo que comprendiste.

223 BLOQUE 8

Evaluación

Actividad: 2 Producto: Glosario. Puntaje:

Saberes


Describe la terminología asociada

al calor de reacción. Practica lectura de comprensión.

Realiza la tarea asignada

siguiendo las instrucciones.

Autoevaluación


docente

Entalpías de formación de varias sustancias a 25°C y 1 atm de presión.


Sustancias orgánicas

Sustancia Fórmula ∆H˚∫(kJ/mol)

Acetaldehído(g) CH3CHO -166.35

Acetileno(g ) C2H

2 226.6

Acetona(l ) CH3COCH

3 -246.8

Ácido acético(l ) CH3C00H -484.2

Ácido fórmico(l ) HCOOH -409.2

Benceno(l ) C6H

6 49.04

Etano(g) C2H

6 -84.7

Etanol(l ) C2H

5OH -276.98

Etileno(g) C2H

4 52.3

Glucosa(s) C6H

12O

6 -1 274.5

Metano(g) CH4 -74.85

Metanol(l ) CH3OH -238.7

Sacarosa(s) C12

H22

O11

-2221.7

La importancia de las entalpías estándar de formación radica en que, una vez que

se conocen sus valores, se puede calcular la entalpía estándar de reacción, ∆H°

r,

que se define como la entalpía de una reacción que se efectúa a 1 atm. Por

ejemplo, considérese la reacción hipotética

aA + bB → cC + dD

donde a, b, c y d son los coeficientes estequiométricos. Para esta reacción, ∆H°

r

está dada por

donde a, b, c y d están expresados en moles. La ecuación se puede generalizar como sigue:

La variación de la

entalpía expresa una

medida de la

cantidad de energía

absorbida o cedida

por un sistema

termodinámico.

225 BLOQUE 8

Donde m y n representan los coeficientes estequiométricos de reactivos y productos, y ∑ (sigma) significa “la suma

de”. Para calcular ∆H°

r es necesario conocer los valores de ∆H

°f de los compuestos que intervienen en la reacción.

Si el resultado (valor) de ∆H°

r tiene signo negativo indica que la reacción es exotérmica.

La obtención de un valor de ∆H°

r positivo muestra que la reacción en endotérmica.

En una reacción exotérmica, el calor es un producto y se puede escribir al lado derecho de la ecuación de reacción;

en las reacciones endotérmicas se puede considerar al calor como un reactivo y se escribe del lado izquierdo de la

ecuación. Los siguientes ejemplos muestran al calor en una reacción exotérmica y una endotérmica.

H2(g) + Cl

2(g) → 2HCl(g) + 185 kJ (44kcal) Exotérmica ∆H

°

r = –185 kJ

N2(g) + O

2(g) + 181 kJ (43.2 kcl) → 2NO

2(g) Endotérmica ∆H

°

r = +181kJ

Muchos compuestos no se pueden sintetizar directametne a partir de sus

elementos. En algunos casos, la reacción se lleva a cabo con demasiada lentitud o

suceden reacciones laterales que producen otras sustancias además del

compuesto de interés. En estos casos los valores de ∆H°

f se pueden determinar por

un procedimiento indirecto, que se basa en la Ley de Hess, que se puede enunciar

como sigue: “cuando los reactivos se convierten en productos, el cambio de

entalpía es el mismo, independientemente de que la reacción se efectúe en un paso

o en una serie de pasos”. Una analogía de la Ley de Hess es la siguiente: Imagine

que una persona sube, en el elevador de un edificio, desde el primero hasta el sexto

piso. La ganancia de energía potencial gravitacional (que corresponde al cambio de

entalpía del proceso total) es la misma, independientemente de si dicha persona

llega en forma directa hasta el sexto piso en un solo acto o si se detiene en cada

uno (separa la acción en varios actos).

Ejemplo:

Determinar el calor generado en la reacción de combustión del etano (C2H

6) a 25°C y 1 atm.

2C2H

6(g) + 7O

2 (g) → 4CO

2(g)+ 6H

2O(g)

a) De la tabla de valores de entalpía de formación se toman los datos de la ∆H°f de cada uno de los compuestos

involucrados, teniendo presente que los elementos sin combinar o en su estado de elemento químico tienen ∆H°f=0,

así como su valencia.

C2H

6(g) = –84.7 kJ/mol

O2 (g) = 0 kJ/mol

CO2(g) = –412 kJ/mol

H2O(g) = –242 kJ/mol

Germain Henri Hess


b) Para efectuar correctamente el cálculo, el valor de ∆H°f se multiplica por el coeficiente de cada sustancia presente

en la ecuación balanceada (no se debe olvidar la aplicación de la regla de los signos, ya que es una suma

algebraica).

2C2H

6(g) + 7O

2 (g) → 4CO

2(g)+ 6H

2O(g)

∆H°

r = [4CO

2(g)+ 6H

2O(g)] – [2C

2H

6(g) + 7O

2 (g)]

∆H°

r = [4(-412)+6(-242)] – [2(-84.7) + 7(0)]

∆H°

r = [-1648 – 1452] – [-169.4]

∆H°

r =– 3100+ 169.4

∆H°

r = –2930.6kJ

El signo negativo indica que la reacción es exotérmica, y en este caso el valor numérico muestra que se libera una

considerable cantidad de calor al medio ambiente.

El conocimiento de la energía o calor de una reacción es algo que pertenece a la Termodinámica, la cual es una rama

de estudio de la Física. En esta rama de estudio está implícito el conocimiento de esta ley de Hess, así como de otras

leyes de la termodinámica que se aplican para el entendimiento sobre la energía de reacción.

Las leyes son:

Ley cero o del equilibrio térmico, la cual expresa que el calor es una

energía en tránsito y que siempre fluye de un gradiente mayor a uno

menor, hasta lograr el equilibrio térmico, la ley cero establece que: “si

un sistema A está en equilibrio térmico con un sistema B, y este

sistema B está en equilibrio térmico con otro sistema C, entonces los

sistemas A y C están en equilibrio térmico”. Esta ley es el principio de

la construcción de los termómetros.

Primera Ley de la Termodinámica: en esencia es la ya conocida ley de

la conservación de la energía, ya que aquí se entiende que la energía

al fluir lo hará sufriendo o generando transformación en otras formas

de manifestarse la energía como lo es el calor, el movimiento de

partículas, el trabajo, la formación de enlaces químicos, emisión de

luz, etc.

Existen otras leyes de la termodinámica pero son pertinentes para la

temática abordada en esta secuencia didáctica.

Equilibrio térmico.

http://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_t%C3%A9rmico

227 BLOQUE 8

Actividad: 3

Calcular la variación de entalpía de la siguiente reacción de combustión.

CH4(g)

+ 2 O2(g)

---> CO2(g)

+ 2 H2O

(l)

DATOS. ΔHf

o

[CH4(g)

] = -74,8 KJ/mol

ΔHf

o

[CO2(g)

] = -393,5KJ/mol

ΔHf[H

2O

(l)] = -285,8 KJ/mol

Reacción de respiración celular. C6H

12O

6(s) + 6O

2 → 6CO

2 (g) + 6H

2O (l)

Resuelve los siguientes ejercicios, sobre entalpía de reacción. Utiliza la tabla con las

entalpías de formación que aparece en este módulo.


Evaluación


Saberes


Distingue entre reacción

endotérmica y exotérmica, a partir

del cálculo de la entalpía de

reacción.

Interpreta los resultados de ∆H°

r.

Se interesa por comprender los

cambios energéticos en las

reacciones

Autoevaluación


docente


Descomposición del carbonato de calcio. CaCO3(s) → CaO(s) + CO

2(g)

Reacción de fotosíntesis. 6CO2 (g) + 6H

2O (l) → C

6H

12O

6(s) + 6O

2

229 BLOQUE 8

Cierre

Actividad: 4

Reacción (entorno) Descripción Utilidad

Investiga sobre el tema de reacciones termoquímicas. Elige 5 ejemplos de reacciones

endotérmicas y 5 de reacciones exotérmicas que se llevan a cabo en tu entorno y en los

seres vivos. Describe las reacciones y su utilidad.



Reacción en seres vivos Descripción Utilidad

231 BLOQUE 8

Evaluación



Saberes


Reconoce la presencia e

importancia de reacciones

endotérmicas y exotérmicas en los

seres vivos y en su entorno.

Ejemplifica la presencia de

reacciones termoquímicas.

Discrimina los ejemplos de

reacciones termoquímicas.

Autoevaluación


docente


Reacción (entorno) Descripción Utilidad



Velocidad de las reacciones químicas.

Inicio

Evaluación

Actividad: 1 Producto: Cuestionario. Puntaje sugerido:

Saberes


Reconoce que hay factores que

afectan la velocidad de reacción.

Contextualiza la presencia de

reacciones químicas en su

entorno.

Valora la utilidad de conocer y

manipular la velocidad de

reacciones químicas.

Autoevaluación


docente

Actividad: 1

¿Por qué duran más tiempo sin descomponerse los alimentos perecederos en el refrigerador?

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________

¿Por qué la masa para preparar pan de levadura (regional) se deja reposar en un lugar caliente antes de

cocinarse?

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

¿Qué sustancia aparece, generalmente, como conservador en los productos alimenticios enlatados?

__________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

¿Por qué la celulosa (fibra) no puede ser digerida en el tracto digestivo humano?

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

Resuelve los siguientes cuestionamientos.

233 BLOQUE 8

Desarrollo

Así como se habla de medir la velocidad de una motocicleta, de una fruta que cae, etc., se puede hablar de

determinar la velocidad de una reacción, y para ello existe una rama de la Química que estudia este aspecto: la

Cinética Química. ¿Cómo se mide la velocidad de reacción? Ésta se puede

calcular midiendo el tiempo en el que aparece cierta cantidad de un producto o

desaparece un reactivo.

Ciertas reacciones, como la combustión de la gasolina, tienen una rapidez explosiva. Otras, como la oxidación del

hierro, son lentas. El estudio del cambio de la materia a partir de las reacciones químicas es importante, ya que

mediante ellas se pueden fabricar materiales con propiedades diferentes. A los químicos les interesa conocer nuevas

sustancias que se forman a partir de un determinado conjunto de reactivos; pero también les interesa conocer la

rapidez con la que se realizan las reacciones químicas y comprender los factores que regulan su velocidad, ya que si

la reacción es rápida, habrá necesidad de hacerla lenta o si es lenta, hacerla rápida o bien detenerla en el momento

requerido; en otras palabras, tener la capacidad de manipular la rapidez de las reacciones.

Conocer la velocidad de una reacción química, permite al químico diseñar un proceso para obtener un alto

rendimiento de producto. Mientras mayor sea la velocidad, mayor cantidad de producto se formará por unidad de

tiempo. La velocidad de reacción también es importante en el procesamiento de alimentos, donde es indispensable

retardar las reacciones que ocasionan la descomposición o detener aquellas reacciones que elevan la temperatura

corporal en una fiebre.

Al poner en contacto los reactivos, se podrá esperar que la reacción se lleve a cabo,

esto no siempre sucede así en todos los casos. En algunas se requiere de un

suministro de calor constante para que se puedan desarrollar. En los organismos se

producen muchas reacciones que solamente pueden realizarse en presencia de

catalizadores naturales, llamados enzimas, sin la presencia de estas sustancias no

se puede dar la reacción o sucede lentamente.

Para poder entender las transformaciones que sufre la materia (reacciones químicas)

es necesario considerar y admitir que tales procesos son el resultado del choque

entre las moléculas de las sustancias reaccionantes debido a que las moléculas no

están quietas, sino en movimiento: esta cantidad de movimiento lo podemos

establecer midiendo la temperatura. Sólo cuando dicho choque es suficientemente

fuerte se romperán los enlaces de las moléculas y se producirá la reordenación entre

los átomos resultantes. El desarrollo riguroso de estas ideas constituye la llamada

teoría de colisiones. Dicha teoría ayuda a explicar cómo ocurren las reacciones

químicas; en primer lugar debe existir contacto o choque, de lo contrario no ocurriría

nada.


La energía de activación suele utilizarse para denominar la energía mínima necesaria para que se produzca una

reacción química dada.

Si las moléculas tienen poca energía, se mueven a baja velocidad; chocan, pero los enlaces de los reactivos no se

rompen; en cambio, a una velocidad mayor a la de activación, ocurre la ruptura de enlaces y por consiguiente ocurre

un intercambio o reordenamiento de partículas y posteriormente se forman y se separan los nuevos productos.

Resulta evidente que mientras mayor sea el número de colisiones, mayor será la reacción; o si hay menor número de

colisiones, menor será la reacción y así se permite entender por qué razón las reacciones químicas se llevan a cabo

en diferentes velocidades y siguiendo, además, mecanismos de reacción particulares.

Factores que afectan la velocidad de reacción.

Experimentalmente se ha demostrado que existen ciertos factores que afectan o alteran la velocidad de una reacción.

Entre éstos, se pueden mencionar los siguientes:

a) Naturaleza química de los reactivos.

b) Concentración de las especies reaccionantes.

c) Temperatura.

d) Presión.

e) Catalizadores.

f) Tamaño de la partícula.

Naturaleza de los reactivos. La naturaleza de las sustancias es un factor determinante en la velocidad de reacción,

porque los enlaces pueden ser de diversos tipos y la energía asociada a ellos también es de distinta magnitud. En

consecuencia, se requerirá de diferente fuerza para romper los enlaces. Si se comparan las velocidades de reacción

en las mismas condiciones de presión, temperatura y concentración, se observan diferencias que se deben a la

naturaleza diversa de los enlaces que deben romperse. Por ejemplo al referirse a la reacción de combustión, es

evidente determinar que no es lo mismo la combustión de gasolina, papel y madera; estos tres materiales son

combustibles, pero su combustión se da a diferente rapidez; la principal razón de ese hecho es la naturaleza química

de los materiales. Esto es de utilidad para el ser humano, ya que si quiere encender una hoguera y sabe que la

madera se enciende con dificultad, podemos alterar ese detalle agregando gasolina a la madera y acelerar el proceso

de encendido. O bien el caso de los cerillos, los cuales están formados por un pabilo de papel impregnado con cera,

aquí la cera hace que la combustión del papel se haga a menor velocidad.

Concentración de las especies reaccionantes

Por la misma razón que son más frecuentes los accidentes de tráfico en las “horas pico”, cuanto mayor sea el número

de moléculas de los reactivos presentes en un mismo volumen más fácilmente podrán colisionar. Asimismo, cuanto

mayor sea el número de colisiones que se producen en la unidad de tiempo, tanto más probable será la realización de

un choque eficaz, esto es, de un choque que dé lugar a la transformación de las moléculas. De esta forma se explica

el hecho experimentalmente esperado de que al aumentar la concentración de los reactivos aumenta la velocidad de

la reacción química y viceversa. Este factor es de uso común, por ejemplo, si se quiere apagar una hoguera, se retiran

los leños o maderos; así se disminuye la concentración de uno de los reactivos, o bien si se quiere aumentar la

actividad de la hoguera se agrega más leña.

235 BLOQUE 8

Efecto de la temperatura

De acuerdo con la teoría cinético-molecular de la materia, las moléculas

constituyentes de cualquier tipo de sustancia se hallan en continua agitación

vibrando o desplazándose con una energía cinética o movimiento.

Considerando conjuntamente la teoría cinética y la teoría de colisiones es

posible explicar tal comportamiento. Al aumentar la temperatura, la energía

cinética de las moléculas de los reactivos aumenta, con lo que los choques

son más efectivos poniéndose en juego en un mayor número de ellos la

energía suficiente como para superar esa barrera que constituye la energía de

activación; un aumento de temperatura, aumenta la velocidad de reacción y

viceversa. Este factor es el que se aplica cuando se colocan alimentos

perecederos en el refrigerador o en el congelador.

Presión

Los cambios de presión sólo afectan las velocidades de aquellas reacciones

en donde participan sustancias gaseosas. Estos cambios de presión se

acompañan de cambios de volumen.

Generalmente, las sustancias gaseosas tienden a ocupar la totalidad del

volumen del recipiente que los contiene. Un aumento en la presión de un

sistema gaseoso se traduce en una disminución de su volumen. Al disminuir el

volumen, las moléculas se aproximan más por lo que incrementa la frecuencia

de choques o colisiones. Esto trae como consecuencia una mayor velocidad

de reacción, un aumento de la presión, genera un aumento en la velocidad de

la reacción que tenga al menos una sustancia gaseosa y viceversa.

Una disminución en la presión separa a las moléculas de reactivos,

ocasionando una disminución en la velocidad de reacción.

Los cambios de presión se utilizan en reacciones gaseosas donde se quiere forzar la formación de un producto

determinado, como por ejemplo en la producción de amoníaco a partir de nitrógeno e hidrógeno gaseosos.

N2 (g)

+ 3H2 (g)

2NH3 (g)

EJEMPLOS DE CATALIZADORES

REACCIÓN CATALIZADOR

Descomposición del peróxido de

hidrógeno.

Óxido de manganeso(VI)

Fermentación del

azúcar en alcohol

Enzimas de

levaduras

Síntesis del

amoniaco Hierro

La oxidación del

SO2 a SO3

Óxido de vanadio

(V)


Efecto del catalizador

Un catalizador es una sustancia que acelera o retarda la velocidad de una reacción

química, pero que al final de ésta se recupera sin que haya sufrido un cambio

apreciable. En una reacción se rompen y se forman enlaces químicos, para lo cual se

requiere energía. En términos generales, un catalizador actúa reduciendo o aumentando

la energía de activación necesaria para romper los enlaces. Si la energía de activación

baja, entonces un mayor número de partículas de lento movimiento posee la energía

suficiente para tener colisiones eficaces.

En un principio se creyó que los catalizadores no intervenían en la reacción química y

actuaban por su simple presencia. En la actualidad se ha comprobado que toman parte

activa en la reacción, formando compuestos intermedios inestables que se

descomponen enseguida regenerando al catalizador, por lo que éste no se consume.

De esta forma, el catalizador cambia el curso ordinario de la reacción, lo cual reduce la

energía de activación.

Se distinguen dos tipos de catalizadores: los que aceleran la velocidad de las

reacciones, conocidos como catalizadores positivos o activadores y los catalizadores

negativos, que retardan la velocidad de la reacción o la inhiben.

Por lo general, los catalizadores son comunes en la mayor parte de las reacciones que

se efectúan en el cuerpo humano. A estos catalizadores biológicos se les conoce como

enzimas, que son proteínas que actúan para catalizar reacciones bioquímicas

específicas.

Los catalizadores tienen gran importancia en la industria química y en los convertidores catalíticos del escape de los

automóviles. Una reacción que por sí misma sería tan lenta que no resultaría práctica, con un catalizador apropiado se

puede hacer que proceda a una velocidad razonable, o bien en otros campos como lo es el producto que acelera el

endurecimiento del concreto, el que acelera el secado de las pinturas para automóviles, el conservador benzoato de sodio

que reduce la descomposición de los alimentos enlatados, etc.

Tamaño de la partícula

Si añadimos azúcar al café en forma de terrón o azúcar finamente granulada ¿Cuál de ellas se disuelve a más rápido?

¿Qué material arde a mayor velocidad un trozo de madera o una porción de aserrín? La respuesta a estas interrogantes da

idea de que a menor tamaño de la misma sustancia su reacción es más rápida. La explicación es que aumenta el área

superficial de contacto de las sustancias al presentarse en tamaño menor, haciendo que se incremente la posibilidad de

las colisiones y sean más efectivas.

Catalizadores utilizados en algunos procesos químicos.

Proceso Catalizadores

Descomposición del agua oxigenada Óxido de manganeso (IV)

Fermentación del azúcar en alcohol Zimasa (enzima de levadura)

Síntesis del amoniaco Óxido férrico (Fe2O

3)

Descomposición del clorato de potasio Dióxido de manganeso (MnO2)

Oxidación de SO2 a SO

3 Pentóxido de vanadio (V

2O

5)

Hidrogenación catalítica de alquenos Metales como él: Ni, Pt, Pd o Alúmina (Al2O

3)

Ácido ascórbico Conservar frutas y bebidas

Ácido benzoico Preservación de mermeladas, bebidas de fruta

y papas fritas

Nitritos de sodio Conservar embutidos, quesos y cecina.

El cinc en polvo reacciona mucho

más rápido que el cinc en virutas,

como se pone de manifiesto en la

velocidad de formación de

hidrógeno gaseoso.

237 BLOQUE 8

Actividad: 2

Describe la velocidad de reacción según la teoría de colisiones. Menciona los factores que alteran la velocidad de

reacción.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

En áreas como la industria de los alimentos, la conservación de los alimentos en casa, transporte de alimentos, la

cosmética entre otras. ¿Qué aplicaciones tiene el conocer y manipular la velocidad de las reacciones?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

Para un alivio más rápido del malestar estomacal ¿Qué presentación del mismo medicamento elegirías: tabletas,

líquido o polvo? Por qué.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

Elige la respuesta correcta rellenando totalmente el círculo que corresponda.

La teoría de colisiones nos explica la velocidad de una reacción, a través del siguiente postulado:

La velocidad de una reacción es directamente proporcional a la energía de activación de los reactantes.

La velocidad de una reacción es inversamente proporcional a la energía de activación de los reactantes.

La velocidad de una reacción es directamente proporcional al número de choques efectivos entre las moléculas

de reactantes.

La velocidad de una reacción es inversamente proporcional al número de choques efectivos entre las moléculas

de reactantes.

Con base en la información leída sobre el tema y los comentarios sobre la actividad 1,

responde las preguntas sobre velocidad de reacción y los factores que la afectan.


Evaluación


Saberes


Describe el concepto de

velocidad de reacción.

Traslada el conocimiento de

velocidad de reacción a la

explicación de procesos

cotidianos.

Valora la conveniencia de la

lentitud o rapidez de algunos

procesos químicos cotidianos.

Autoevaluación


docente


Cuando incrementamos la temperatura de una reacción química, generalmente aumenta la velocidad

de reacción; esto sucede debido a:

Una disminución de la energía cinética de las moléculas que participan en la reacción.

Una disminución en el número de choques efectivos entre las partículas reaccionantes.

Un aumento de la energía cinética de las moléculas que participan en la reacción.

Un aumento en la energía de activación de las partículas que participan en la reacción.

Califica cada una de las siguientes afirmaciones como falsa (F) o verdadera (V). Anota la letra correspondiente en el

cuadro

□ Los catalizadores son un producto de la reacción.

□ Al aumentar la concentración de los reactivos, disminuyen las colisiones.

□ La naturaleza de los reactivos no influye en la velocidad de reacción.

□ Al añadir un catalizador disminuye la energía de activación.

□ Un trozo de carbón arde con mayor rapidez que el polvo de carbón.

239 BLOQUE 8

Actividad: 3

“A EXCESO DE VELOCIDAD”

Material:

2 vasos de vidrio

100 ml de agua caliente

100 ml de agua fría

2 tabletas de Alka-Seltzer

1 termómetro

1 cronometro.

Procedimiento:

Llene un tercio de vaso con agua recién hervida, y el tercio del otro vaso con agua muy fría; si estás en el laboratorio

del plantel mide la temperatura del agua en cada caso. Añada a cada vaso una tableta de Alka-Seltzer.

Observen en cuál de los vasos el burbujeo es más intenso, o sea, en cual desaparece antes la tableta, mide el tiempo

de reacción total. ¿Podrían dar una explicación de lo observado?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

“CUIDADO, CHOCAS”

Material:

4 vasos de vidrio o plástico transparente

Vinagre

Agua

Bicarbonato de sodio

1 cuchara

1 reloj con cronómetro

Procedimiento:

En uno de los vasos (A) coloque una copa de vinagre sin diluir y en otro (B) ½ copa de vinagre y ½ copa de agua es

decir, vinagre diluido 1:1.

Agreguen simultáneamente a cada vaso, media cucharadita de bicarbonato de sodio. Es muy importante que ambos

vasos tengan la misma cantidad de bicarbonato por lo que conviene que sea previamente medido.

En equipo. Realicen las siguientes actividades experimentales.



Anoten los tiempos de reacción de cada vaso: ______________________________________________________________

¿Qué diferencia hay en los vasos? ________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

Anoten sus conclusiones:

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

“SUPER CONTACTO”

Material:

1 tableta efervescente de antiácido (Alka-Seltzer)

1 sobre de sal de uvas

2 vasos de vidrio o plástico transparente

Agua potable

Reloj con cronómetro

Procedimiento:

Coloquen en un vaso seco(A) la tableta efervescente entera y en otro vaso seco (B) el contenido del sobre de sal

de uvas.

Añada a cada uno de los vasos medio vaso de agua, midan el tiempo en que deja de producirse bióxido de

carbono para cada vaso y anótelo. ____________________________________________________________________

¿Qué diferencia hubo en un vaso con respecto a otro?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

¿Qué condiciones fueron iguales en los dos vasos?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Observen y midan el tiempo en que se dejó de producir CO2 en cada uno de los vasos.

241 BLOQUE 8

Evaluación

Actividad: 3 Producto: Experimentos. Puntaje:

Saberes


Compara la velocidad de

reacciones en procesos

cotidianos.

Realiza actividades

experimentales.

Participa en las actividades

experimentales en forma

ordenada y segura.

Coevaluación


docente

Cierre

Consumismo e impacto ambiental.

El crecimiento de la población lleva inevitablemente a un mayor consumo. Desde

luego, las sociedades ricas y desarrolladas, pese a tener un menor crecimiento

poblacional son, por mucho, los consumidores principales. Además, la

mercadotecnia en esos países ha desarrollado un hábito exagerado de consumo,

que se conoce como consumismo. Esto es, que no sólo se adquiere lo necesario,

sino también lo superfluo.

Dentro de la mercadotecnia existe un aspecto muy importante: el empaque, que

por lo general es de cartón, cartoncillo, papel, plásticos y vidrios desechables. En

una sociedad desarrollada y consumista, los tres primeros productos constituyen cerca del 40% de la basura.

Prácticamente todo ese empaque va a la basura con otros desechos; en los países desarrollados se llegan a

desechar hasta dos kilogramos diarios por persona. Esta cantidad de desperdicios lleva a un problema de mayores

dimensiones, sobre todo en poblaciones y ciudades con cientos de miles o millones de habitantes: como disponer de

esa basura en forma más eficiente y efectiva, protegiendo al mismo tiempo la salud humana y el ambiente. La

velocidad a la que se generan esos productos de consumo es en mucho mayor a la velocidad en la que ya

convertidos en basura se descomponen o se integran a la naturaleza, por lo que se debe de entender la necesidad de

implementar acciones para disminuir el excesivo consumo de productos; aunque la mercadotecnia constantemente

invite a consumir, sin importar si el producto es realmente necesario. De igual forma, implementar el aumento de las

actividades de reciclado, integración o descomposición de productos de consumo que

ya están como basura (residuos).

En México, cada año se producen ocho millones de toneladas de residuos peligrosos;

en el Distrito Federal se generan entre dos y tres millones de toneladas. Sólo 12% se

controla adecuadamente y el problema es agravado por el hecho de que cerca de 90%

de estos residuos se encuentra en estado líquido, acuoso o semilíquido, lo que facilita

su disposición clandestina.

Muchos de los productos que se usan diariamente en los hogares están catalogados

como productos nocivos para nuestra salud y el medio ambiente. Esto implica que se

debe tener cuidado con su consumo, manejo y desecho.

Un material peligroso es cualquiera que tenga una o varias de las siguientes categorías: corrosivo, tóxico, reactivo,

explosivo, inflamable o infeccioso. Si bien en la mayoría de las etiquetas de productos las sustancias peligrosas se

mencionan si es tóxico, explosivo o inflamable y las precauciones que se deben tener en su uso, manejo y

almacenamiento, también es cierto que en algunas no se informa que el desecho de sus residuos puede ser

peligroso.


A nivel doméstico e industrial no existe una cultura del manejo de estos residuos peligrosos y cómo manejarlos, por lo

que generalmente terminan irresponsablemente en los desagües, ríos, barrancas y tiraderos.

Como pequeños consumidores de residuos peligrosos podemos empezar por el hogar, ya que una buena parte de

los productos de limpieza, como desinfectantes, limpiahornos, desengrasantes, detergentes, cloro, blanqueadores,

destapa caños y demás productos que se utilizan diariamente, contienen materiales tóxicos y algunos están

registrados como pesticidas.

La siguiente gráfica presenta algunos de los pictogramas de seguridad.

De igual forma hay pictogramas para representar el reciclaje

243 BLOQUE 8

Actividad: 4

Con base en la lectura del material sugerido: Desarrollo sustentable: pasado, presente y

futuro/Mario Díaz López, incluido en el material de apoyo, presenta un mapa mental como

control de lectura.

Puedes descargar el documento en la dirección: ingenierias.uanl.mx/25/25_desarrollo.pdf


Evaluación

Actividad: 4 Producto: Mapa mental. Puntaje:

Saberes


Describe la noción de desarrollo

sustentable.

Sustenta la comprensión del

concepto.

Considera el desarrollo

sustentable como una medida

para aminorar los problemas

ambientales.

Autoevaluación


docente

Actividad: 5

En equipo. Elaboren un díptico con información sobre consumismo e impacto ambiental,

desarrollo sustentable y medidas de solución a los problemas ecológicos de tu

comunidad. Los mejores dípticos se publicarán en tu plantel.

245 BLOQUE 8

Evaluación

Actividad: 5 Producto: Díptico. Puntaje:

Saberes


Identifica problemáticas

ecológicas de su localidad,

asociadas al consumismo.

Explica la noción de desarrollo

sustentable y las acciones

necesarias para promoverlo.

Colabora con sus compañeros de

equipo para promover el

desarrollo sustentable.

Se responsabiliza de sus

acciones.

Autoevaluación


docente



Bibliografía

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Superior de Ingenieros Industriales. Universidad Politécnica de Madrid.2003.

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quimica i cobach sonora

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