qumica moderna

8/19/2019 Qumica Moderna

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INTRODUCCION

Estos apuntes se pretende proporcionar a los estudiantes conocimientos suficientes dequímica moderna para sus estudios. Se quiere mostrar que la química es fundamental para

comprender muchos aspectos de lo que sucede en nuestro mundo y también que es unaciencia vital en constante desarrollo. Se trata de mantener los apuntes actualizados encuanto a conceptos y aplicaciones nuevos.

En los primeros capitulos se introducen conceptos básicos, como nomenclatura yestequiometría que proporcionan los antecedentes necesarios para muchos de losexperimentos de laboratorio que suelen efectuarse en química general.

os capitulos siguientes del !" al #$ se ocupan de la estructura electr%nica y los enlaces.

a secuencia de capítulos corresponde a la organizaci%n de acuerdo a la carta descriptiva y

el programa de estudios.Capitulo 1.

Clasificación de la materia

&'%mo nuestros cuerpos usan los alimentos para mantener la vida(

a química proporciona respuestas a estas preguntas y aun sin n)mero similares. aquímica es la ciencia que estudia las propiedades de los materiales y los cambios que sufrenéstos.

*no de los atractivos de aprender química es ver como los principios químicos operan entodos los aspectos de nuestra vida, desde actividades cotidianas como encender un f%sforohasta cuestiones más trascendentes como el desarrollo de fármacos para curar el cáncer.

a química implica estudiar las propiedades y el comportamiento de la materia.

+os de los principales métodos de clasificaci%n de la materia se basan en su estado físico.

Estados de la materia.

*na muestra de materia puede ser un gas, líquido o un s%lido.os estados de la materia difieren en algunas de sus propiedades observables.

Un gas (vapor ) . - o tiene volumen ni forma fi/os

0. - Se a/usta al volumen y la forma de su recipiente.


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1. - 2odemos comprar un gas de modo que ocupe un lugar más peque3o, o expandirlo paraocupar uno ,mayor.

Un líquido . - 4iene volumen definido independiente de su recipiente pero no tiene formaespecífica.

0. - 4oma la forma de la porci%n del recipiente que ocupa.

Un sólido . - 4iene forma y volumen definidos.

0. - Es rígido.

1. - i los líquidos ni los s%lidos pueden comprimirse de forma apreciable.

Las propiedades de los estados pueden entenderse en el nivel molecular.

En un gas, las moléculas están muy separadas y se mueven a alta velocidad, chocandorepetidamente entre si y con las paredes del recipiente.

En un líquido las moléculas están empacadas más cerca unas de otras, pero a)n se muevenrápidamente, y pueden deslizarse unas sobre otras5 por ello los líquidos fluyen fácilmente.

En un s%lido las moléculas están firmemente su/etas unas a otras, por lo regular en patronesdefinidos dentro de los que las moléculas apenas pueden moverse un poco en sus posiciones, por lo demás fi/as, por ello , los s%lidos tienen forma rígida.

ustancias puras ! me"clas.

a mayor parte de las formas de materia con las que nos topamos, por e/emplo, el aire querespiramos !gas$, la gasolina para autos !líquido$ y el acera por la que caminamos !s%lido$no son químicamente puras. 2ero las podemos separar o descomponer, estas clases demateria en diferentes sustancias puras.

Sustancia pura.- 6ateria que tiene una composici%n física y propiedades características, por e/emplo, el agua y la sal de mesa !a'l$.

#odemos clasificar las sustancias como elementos o compuestos.

Elemento.- Son sustancias que no pueden descomponerse en sustancias más simples. 'adaelemento se compone de un solo tipo de átomo.

Compuestos.$ se componen de dos o más elementos y por tanto tienen dos o más clases deátomos.

a mayor parte de la materia que vemos a diario consiste en mezclas de diferentessustancias.


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Mezclas.- son combinaciones de dos o más sustancias en las que cada sustancia conserva su propia identidad química y por ende sus propiedades.

Nota: en tanto las sustancias puras tienen composiciones fi/as, las composiciones de lasmezclas pueden variar.

E/emplo7 una taza de café puede contener poca o mucha az)car. as sustancias quecomponen una mezcla !az)car y agua$ se denominan componentes de la mezcla.

8lgunas mezclas, como la arena, las rocas y la madera, no tienen la misma composici%n, propiedades y aspecto en todos los puntos, tales mezclas son heterogéneas. as mezclas queson uniformes en todos sus puntos son homogéneas. El aire es una mezcla homogénea delas sustancias gaseosas 0, 90 y cantidades más peque3as de otras sustancias. as mezclashomogéneas también se llaman soluciones.

Soluciones

• 8ire !gaseosa$

• :asolina !líquida$

• at%n !s%lida$

;esumen de la clasificaci%n de la materia en mezclas, compuestos y elementos.

Elementos

En la actualidad se conocen 0 elementos, los cuales varían ampliamente en abundancia.

de la corteza terrestre son 7 oxígeno, silicio, aluminio, hierro y calcio.

Compuestos

'asi todos los elementos pueden interactuar con otros elementos para formar compuestos.

#ropiedades de la materia

• 2ropiedades intensivas

• 2ropiedades extensivas

• 2ropiedades físicas

• 2ropiedades químicas


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6uchas de las propiedades de la materia son cuantitativas, están asociadas a cifras. 'uandouna cantidad es medida, las unidades deben estar especificadas.

as unidades utilizadas para las mediciones son las del sistema métrico.

En


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Se utiliza para caracterizar las sustancias, se define como la cantidad de masa en una unidadde volumen de la sustancia7

+ensidad B masa , expresada en gFcm1

Golumen8 veces se confunden los términos densidad y peso, e/emplo, el hierro tiene una densidadmayor que la del aire, @g de aire tiene la misma masa que @g de hierro, pero el hierroocupa un volumen más peque3o lo que confiere una densidad mayor.

Incertidumbre al medir

)meros exactos.- son aquellos que tienen valores por definici%n o son enteros que resultande contar ob/etos, e/emplo, 0 huevos, ===@g, 0.Hcm en una pulgada.

os n)meros que se obtienen midiendo siempre son inexactos, causa de ello son7 erroresdel equipo, diferencias al medir de cada persona !errores humanos$ y la calibraci%n.Siempre hay incertidumbre en las cantidades medidas.

Precisión y eactitud

Precisión.- es una medida de la concordancia de mediciones individuales entre sí.

Exactitud.- se refiere a que tanto las mediciones individuales se acercan al valor correcto overdadero.

Ci!ras signi!icativas4odos los dígitos incluido el incierto se denominan cifras significativas. E/emplo7 0.0H=tiene cifras significativas. a cantidad de cifras significativas indican la exactitud en unamedici%n.

(nlisis dimensional

8 lo largo del curso usaremos esta estrategia como ayuda para resolver los problemas. En elanálisis dimensional llevamos las unidades en todos los cálculos. as unidades semultiplican unas por otras, se dividen unas entre otras o se cancelan.

El análisis dimensional ayuda a asegurar que las soluciones a los problemas tengan lasunidades correctas. 8demás ofrece una forma sistemática de resolver muchos problemasnuméricos y de revisar las soluciones para detectar posibles errores.

a clave para usar el análisis dimensional es el empleo correcto de factores de conversi%n para transformar una unidad en otra.


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*n factor de conversi%n es una fracci%n cuyo numerador y denominador son la mismacantidad expresada en diferentes unidades.

0.Hcm B pulgada factores de conversi%n 0.H cm y pulgada

pulgada 0.H cmconvertir #.=pulgadas a cm.

)mero de centímetros B !#.=pulgadas$ 0.Hcm B 0." cm

pulgada

Si una mu/er tiene una masa de lb, &qué masa tiene en gramos(

H1."g B lb ;B 00==g

E*ercicios de prctica.

.- *sando un factor de conversi%n del interior de la contraportada, determine la longituden Iil%metros de una carrera de autom%viles en == mi.

@m B =."01Dmi ;B #=H.D@m

0.- os interesa conocer la longitud en pulgadas de una varilla de #.==m.

)mero de pulgadas B #.==m!==cm$!pulgada$ B 1pulgadas

m 0.Hcm

"esumen de an#lisis dimensional

8l usar análisis dimensional para resolver problemas, siempre nos hacemos tres preguntas7

.- &Jué datos nos da el problema(

0.- &Jué cantidad queremos obtener en el problema(

1.- &'on qué factores de conversi%n contamos para llevarnos de la cantidad dada a lacantidad deseada(

E*ercicios.

1.- ?dentifique cada una de las siguientes sustancias como gas, líquido o s%lido encondiciones ordinarias de temperatura y presi%n7


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9xígeno !g$ helio !g$

'loruro de sodio !s$ cobre !s$

6ercurio !l$ alcohol isopropílico !l$

+i%xido de carbono !g$ bicarbonato de sodio !s$

H.- 'lasifique cada una de las siguientes como sustancia pura o mezcla5 si es una mezcla,indique si es homogénea o heterogénea7

8gua de mar mezcla homogénea

6agnesio sustancia pura

:asolina mezcla homogénea

'oncreto !hormig%n$ mezcla heterogénea

8ire mezcla homogénea

itr%geno sustancia pura

'ristales de yodo sustancia pura

8derezo de queso azul para ensaladas mezcla heterogénea

.- +é el símbolo químico para cada elemento.8luminio !8l$, sodio !a$, hierro !Ae$, 2otasio !@$, f%sforo !2$, Kromo !Kr$, nitr%geno !$,'arbono !'$, cadmio !'d$, cromo !'r$, zinc !Ln$, yodo !?$, oxígeno !9$, ne%n !e$.

".- +e el nombre del símbolo de cada elemento.

M - hidr%geno, 6g - magnesio, 2b - plomo, Si - silicio, A - fl)or, Sn - esta3o, 8g - plata, i- niquel, 4i - titanio.

E*ercicios adicionales+

D.- a$ m B 1


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c$ + del magnesio B .DHgFcm1 , vB N , masa B 0Dg

volumen B 0Dg B #cm1

.DHgFcm1

#.- densidad calculada B =.#"gFm, probablemente tolueno densidad B =.#""gFm


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+ensidad B .D1#gFcm1

Se convierte en láminas delgadas

Se estira para formar alambres

Kuena conductora

.- Kromo !Kr$.

2ropiedades físicas 2ropiedades químicas

íquido 'orroe metales fácilmente

6arr%n ro/izo ;eacciona rápidamente con aluminio paraformar bromuro de aluminio

2unto de ebullici%n B #.< o'

2unto de congelaci%n B D.0 o'

+ensidad B 1.0gFcm1

0.-

'orrosi%n de aluminio metálico 2roceso químico


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Aundir hielo 2roceso físico

2ulverizar una aspirina 2roceso físico

+igerir una golosina 2roceso químico

Explosi%n de nitroglicerina 2roceso químico

1.-

El f%sforo arde 'ambio químico

El metal se calienta 'ambio físico

Se condensa agua en el metal 'ambio físico

Se deposita hollín!carbono$ en el metal 'ambio químico

H.-

+ N =- c N =-0

A N =-

N =-"

6 N =-" @ N = 1


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N =-< m N =-1

2 N =-0

.-

ns tiempo 1.0@gF +ensidad

=.##pm longitud H=@m0 8rea

D1@ temperatura 0mm1 Golumen

01o' temperatura m Golumen

'm0 area mm1 volumen

mgF densidad ps 4iempo

m longitud @ temperatura

".- 8rea B 0in !.in$ B #"in0 v B .Dg B


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=.1


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• os átomos de un elemento no se transforman en tipos de átomos diferentesmediante reacciones químicas5 los átomos no se crean ni se destruyen en lasreacciones químicas.

• Se forman compuestos cuando se combinan átomos de más de un elemento5 un

compuesto dado siempre tiene el mismo n)mero relativo y clase de átomos.

Seg)n la teoría at%mica de +alton, los átomos son bloques de construcci%n básicos de lamateria5 son las partículas más peque3as de un elemento que conservan la identidadquímica del elemento.

a teoría de +alton explica leyes sencillas respecto a la combinaci%n química. *na de ellasfue la ley de la composición constante7 en un compuesto dado los n)meros relativos y lasclases de los átomos son constantes !base del postulado H$.

$ey de la conservación de la masa. !ley de la conservaci%n de la materia$7 la masa total de

los materiales presentes después de una reacci%n química es la misma que la masa totalantes de la reacci%n. !base del postulado 1$.

$ey de las proporciones m%ltiples7 si dos elementos 8 y K se combinan para formar más deun compuesto, las masas de K que se pueden combinar con una masa dada de 8 están en proporciones de n)meros enteros peque3os.

El descurimiento de la estructura atómica.

os científicos actuales cuentan con un gran arsenal de equipo avanzado para medir las propiedades de átomos individuales con gran detalle. o obstante, hacia #= los

científicos habían comenzado a acumular datos que sugerían que el átomo se compone de piezas todavía más peque3as llamadas partículas subat%micas !como los protones,neutrones y electrones, que son más peque3os que un átomo$.

8ntes de resumir el modelo actual de la estructura at%mica, consideramos algunos de losexperimentos más importantes.

o que los primeros científicos descubrieron7 que la estructura del átomo está relacionadade alguna manera con la carga eléctrica, s%lo hay dos tipos de cargas eléctricas, positivas!C$ y negativas !-$. Sin olvidar la regla que rige estas cargas7 cargas iguales se repelen5cargas distintas se atraen.

Ra!os catódicos ! electrones.

4ubo - se le extrae el aire - se le aplica alto volta/e - produce radiaci%n dentro del tubo -llamada rayos cat%dicos.

2orque se origina en el electrodo negativo o cátodo. 8unque los rayos en sí son invisibles,su movimiento puede detectarse porque hacen que ciertos materiales, incluido el vidrio,


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despidan rayos de luz fluorescente. !los cinescopios de los televisores son rayos cat%dicos5una imagen de televisi%n es el resultado de la fluorescencia de la pantalla$.

os rayos cat%dicos via/an en linea recta pero los campos magnéticos y eléctricos doblanlos rayos, los desvían tal como se esperaría que lo hicieran partículas con carga negativa.

2or ello los científicos sugirieron que la radiaci%n consiste en una corriente de partículascon carga negativa, que ahora llamamos electrones.

Se descubri% que los rayos cat%dicos emitidos por diferentes materiales eran iguales y seconcluyo que los electrones son un componente fundamental de la materia.

E2perimento de la %ota de aceite de &illi3an &

En


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Experimentos subsecuentes condu/eron al descubrimiento de partículas tanto positivas!protones$ como nutras !neutrones$.

La visión moderna de la estructura atómica.

Solo tres partículas subat%micas afectan el comportamiento químico7 el prot%n, el neutr%n yel electr%n.

a carga de un electr%n es -."=0 N =-


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Isótopos n7meros atómicos ! n7meros de masa.

& Jué hace que un átomo de un elemento sea diferente de un átomo de otro elemento( arespuesta se centra en el n)mero de protones que hay en el n)cleo del átomo7 todos losátomos de un elemento tienen el mismo n)mero de protones en el n)cleo. El n)mero

específico de protones es diferente para los distintos elementos. *n átomo no tiene cargaeléctrica por lo tanto el n)mero de electrones es igual al n)mero de protones.

E/emplo7 el átomo de carbono tiene " protones y " electrones. a mayor parte de losátomos de carbono también tienen " neutrones, aunque algunos tienen más y otros tienenmenos.

os átomos de un elemento dado difieren en el n)mero de neutrones y por tanto en su masa,se llaman is%topos. E/emplo, 0"' carbono doce, representa un átomo de carbono que tieneseis protones y seis neutrones. El n)mero de protones, que se denomina n)mero at%mico, seindica con el subíndice. El superíndice indica el n)mero de masa, y el n)mero total de

protones más neutrones en el átomo.E/emplo. H' - carbono catorce el cual tienen " protones y ocho neutrones.

*saremos subíndices y superíndices cuando nos estemos refiriendo a un is%topo en particular de un elemento.

*n átomo de un is%topo específico es un n)clido.

E*ercicios.

1.- &'uántos protones, neutrones y electrones hay en un átomo de


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H=#8r.

D.- El diámetro del átomo de cromo !'r$ es de aproximadamente 0.HR !a$ exprese estadistancia en nan%metros !nm$ y en pic%metros !pm$. !b$ &'uántos átomos de cromotendrían que alinearse para abarcar .=cm(

0.HR O =-=mP O nm P B =.0Hnm

R N =-


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)meroat%mico

1 01 1H D< #"

0.- Escriba el símbolo correcto, con subíndice y superíndice, de cada uno de lossiguientes7 a$ el is%topo de sodio con masa 015 b$ el n)clido de vanadio que contiene 0#neutrones5 c$ una partícula alfa5 d$ el is%topo de cloro que tiene masa 1D5 e$ el n)clido demagnesio que tiene el mismo n)mero de protones y de neutrones.

a$ 01a, b$ 01G, c$ H0Me, d$ 1DD'l.

1.- El is%topo de uranio que se emplea para generar energía tiene H1 neutrones en sun)cleo. El is%topo más com)n de uranio tiene H" neutrones en su n)cleo. Escriba símbolosquímicos, con subíndice y superíndice, de estos is%topos del uranio.

01


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6uchos elementos que están /unto a la línea que separa los metales de los no metales, comoel antimonio, tienen propiedades intermedias entre las de los metales y los no metales.Solemos llamarlos metaloides.

E*ercicios.

H.- 2ara cada uno de los siguientes elementos de el símbolo químico y localícelo en latabla periodica e indique si es metal, metaloide o un no metal.

plata 8g 6etal

helio Me o metal

f%sforo 2 o metal

cadmio 'd 6etal

calcio 'a 6etal

bromo Kr o metal

arsénico 8s 6etaloide

&oleculas ! compuestos moleculares.

a muestra más peque3a representativa de un elemento es el átomo. Sin embargo solo losgases nobles normalmente se encuentran en la naturaleza como átomos aislados.

a mayor parte de la materia se compone de moléculas o iones, que se forman a partir deátomos.

*na molécula es un con/unto de dos o más átomos estrechamente unidos. El paquete deátomos resultante se comporta en muchos sentidos como un solo ob/etivo distinto.

&ol/culas ! fórmulas 8u0micas.


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6uchos elementos se encuentran en la naturaleza en forma molecular, es decir, dos o másátomos del mismo tipo enlazados entre sí. 2or e/emplo, el oxígeno que normalmente está presente en el aire consiste en moléculas que contienen dos átomos de oxígeno.

;epresentamos esta forma molecular del oxígeno con la f%rmula química 90 !léase To

dosU$. El subíndice indica 0 átomos de oxígeno.*na molécula formada por dos átomos se denomina molécula TdiátomicaU. El oxígenotambién existe en otra forma molecular llamado TozonoU !91$. 8unque se compongan)nicamente de átomos de oxígeno tienen propiedades químicas y físicas diferentes.

• 90 - indispensable en la vida

• 91 - t%xico

• 90 - inodoro

• 91 - tiene olor fuerte !acre$

Elementos que normalmente ocurren como moléculas diat%micas son, hidr%geno, oxígeno,nitr%geno y los hal%genos. 90, 0, A0, 'l0, Kr0, o ?0.

os compuestos que están formados por moléculas se denominan compuestos moleculares,y contienen más de un tipo de átomo.

• M09 - molécula de agua. 'ompuesta por dos átomos de hidr%geno y un átomo deoxígeno.

• M090 - per%xido de hidr%geno

as propiedades de los compuestos anteriores son distintas.

'órmulas moleculares y empíricas&

as f%rmulas químicas que indican los tipos de átomos y el n)mero real de cada uno en unamolécula se denominan f%rmulas moleculares.

as f%rmulas que solo indican el n)mero relativo de átomos de cada tipo en una moléculase llaman f%rmulas empíricas.

os subíndices de una f%rmula empírica siempre son proporciones enteras más peque3as.

M090 - M9

A%rmula molecular f%rmula empírica


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'0MH - 'M0

M09 - M09

2ara muchas sustancias las f%rmulas son idénticas.

'iertos métodos comunes de analizar sustancias s%lo conducen a la f%rmula empírica. sinembargo, una vez que se conoce la f%rmula empírica, experimentos adicionales pueden proporcionar la informaci%n necesaria para convertir la f%rmula empírica en la molecular.

E*ercicios.

.-Escriba las f%rmulas empíricas de las moléculas siguientes.

!a$ :lucosa '"M09" - 'M09

!b$ %xido nitroso !anestésico$ 09 - 09".-Escriba la f%rmula empírica de la sustancia cuya f%rmula molecular es Si0M".

SiM1

D.-&'uáles de los siguientes elementos esperaría usted que exhibieran la mayor similituden sus propiedades químicas y físicas 7 i, Ke, A, S 'l(

os elementos A y 'l deberán ser más parecidos porque están en el mismo grupo !D8,hal%genos$.

#.-ocalice el f%sforo y el potasio en la tabla peri%dica. +e el n)mero at%mico de cada unoe indique si se trata de un metal, metaloide o no metal.

f%sforo o metal

potasio < *n metal

Iones ! compuestos iónicos.

El n)cleo de un átomo no cambia en los procesos químicos ordinarios, pero los átomos pueden adquirir o perder electrones fácilmente. Si aun átomo neutro le quitamos o leagregamos electrones, se forma una partícula cargada llamada ion.

*n ion con carga positiva se denomina cati%n5 un ion con carga negativa es un ani%n.


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E/emplo7

e- - =e- B C

En general, los átomos metálicos tienden a perder electrones5 los átomos no metálicostienden a ganar electrones.

E*ercicios.


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'arga neta 1- 0C 0C 0- 0C

símbolo 0'r1C 1=?- =D8gC


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El aluminio tiene L B 1 y el gas más cercano es el ne%n con L B = el ion más estable es8l1C.

0H.-'ada uno de los elementos siguientes puede formar un ion en reacciones químicas.'onsultando la tabla peri%dica, prediga la carga del ion más estable de cada uno7 a$ 'a5 b$

S5 c$ ?5 d$ 's. 'a0C

S0-

?-

'sC

Compuestos iónicos.

Es un compuesto que contiene iones con carga positiva y iones con carga negativa.

En muchos casos podemos saber si un compuesto es i%nico!formado por iones$ o molecular !formado por moléculas$ si conocemos su composici%n. En general los cationes son ionesmetálicos5 los aniones son iones no metálicos. En consecuencia, los compuestos i%nicosgeneralmente son combinaciones de metales y no metales como en el a'l. En cambio, loscompuestos moleculares por lo general s%lo tienen no metales, como en el M09.

E*ercicios.

0.-&'uáles de los siguientes compuestos esperaría usted que fueran i%nicos7 09, a09,'a'l0, SAH.

'ompuestos i%nicos 'ompuestos moleculares

a09 09

'a'l0 SAH

2orque constan de un metal combinado conun no metal.

Aormados por no metales

0".-&'uáles de los siguientes compuestos son moleculares7 'lH, AeS, 2H9", 2bA0(


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'lH y 2H9".

0D.-'omplete la siguiente tabla7

compuesto ?ndique si es molecular o ionico

K0M" 6olecular

'M19M 6olecular

i91 ?%nico

Se091 ?%nico

'sKr ?%nico

9'l molecular

A1 molecular

8g0S9H i%nico

0#.-os compuestos químicos son eléctricamente neutros. os iones de un compuestoi%nico siempre ocurren en una proporci%n tal que la carga positiva total es igual a la carganegativa total.

Si las cargas no son iguales, la carga de un ion !sin su signo$ se convertirá en el subíndicedel otro ion7

6g0C 1- 6g10

0


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8l'l1

8l091

6g!91$0

1=.-Escriba las f%rmulas empíricas de los compuestos formados por los siguientes iones5 a$ aC y 2901-, b$ Ln0C y S900-, c$ Ae1C y '900-.

a0290

LnS90

Ae0!'90$0

1.- 'omplete la siguiente tabla7

iones 'ompuesto

'a0C y Kr- 'aKr0

MHC y 'l- MH'l

8l1C y '0M090- 8l!'0M090$0

@C y S900- @0S90

6g0C y 2901- 6g0!290$0

Nomre de los compuestos iónicos.

2or lo regular los compuestos i%nicos consisten en combinaciones químicas de metales y nometales. os metales forman los iones positivos, y los no metales, los negativos.

&) Iones positivos (cationes*&


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os cationes que se forman a partir de átomos metálicos tienen el mismo nombre que elmetal7 aC ion sodio, Ln0C ion zinc, 8l1C ion aluminio. os iones que se forman a partirde un solo átomo se llaman iones monoat%micos.

Si un metal puede formar cationes con diferente carga positiva se indica con un n)mero

romano entre paréntesis después del nombre del metal7Ae0C ion fierro !??$, Ae1C ion fierro!???$5 'uC ion cobre!?$, 'u0C ion cobre !??$. a mayor parte de los metales que tiene carga variable son los elementos de el bloque que va de 1K a0K en la tabla periodica.

*n metodo mas antiguo que todavia se usa mucho para distinguir entre dos iones de unmetal con carga diferente es aplicar la terminaci%n TosoU o TicoU. Estas terminacionesrepresentan los iones con carga menor y mayor, respectivamente, y se agregan a la raíz delnombre del elemento en latín7 Ae0C ion ferroso, Ae1C ion ferríco5 cuC ion cuproso, 'u0Cion c)prico.

os cationes formados a partir de átomos no metálicos tienen nombres que terminan enTioU7

MH ion amonio, M1 ion hidronio.

+&) Iones negativos (aniones*&

os aniones monoat%micos !de un átomo$ tienen nombres que se forman desechando la

4erminaci%n del nombre del elemento agregando la terminaci%n TuroU5 en el caso del

oxígeno la terminaci%n TidoU. M- ion hidruro, 1- ion nitruro, 90- ion %xido, 9M- ionhidr%xido, 900- ion per%xido, '- ion cianuro.

os aniones poliat%micos que contienen oxígeno tienen nombres que terminan en TatoUo TitoU.

a terminaci%n TatoU para el oxiani%n más com)n y la terminaci%n TitoU se usa cuando unoxiani%nque tiene la misma carga pero un átomo menos de 97 91- ion nitrato, 90- ionnitrito, S9H0- ion sulfato, S910- ion sulfito.

Se emplean prefi/os cuando un elemento se extiende a cuatro miembros, como el caso de

los hal%genos..El prefi/o TperU indica un átomo más de oxigeno que el ani%n que termina en TatoU. ElThipoU indica un átomo de 9 menos que el oxiani%n que termina en TitoU. 'l9H- ion perclorato, 'l91- ion clorato, 'l90- ion clorito, 'l9- ion hipoclorito.

los aniones que se obtienen agregando MC a un oxiani%n se designan agregando como prefi/o la


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palabra hidr%geno o dihidr%geno. '910- ion carbonato, M'91- ion hidr%geno carbonato,29H1-

ion fosfato, M029H- ion hidr%geno fosfato.

,&) Compuestos iónicos&os nombres de los compuestos i%nicos son el nombre del ani%n seguido de la palabra TdeUy el

ombre del cati%n7

KaKr0 bromuro de bario

8l!91$0 nitrato de aluminio

'u!'l9H$0 perclorato de cobre !??$ % perclorato c)prico.E*ercicios.

10.- +é nombre a los siguientes compuestos7

@0S9H Sulfato de potasio

Ka!9M$0 Midr%xido de barrio

Ae'l1 'loruro de fierro !???$

MHKr Kromuro de amonio

'r091 Vxido de cromo !???$

'u!91$0 itrato de fierro !???$

8lA1 Aluoruro de aluminio


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Ae!9M$0Midr%xido de fierro !??$ %ferroso

'u!91$0 itrato de cobre !??$ % c)prico

Ka!'l9H$0 2erclorato de bario

i129H Aosfato de litio

Mg0S

Sulfuro de mercurio!?$ %

mercuroso

'a!'0M190$0 8cetato de calcio

'r0!'91$1'arbonato de cromo !???$ %cr%mico

@0'r9H 'romato de potasio

!MH$0S9H Sulfato de amonio

2bS Sulfuro de plomo !??$

8l0!S9H$1 Sulfato de aluminio

'a!'l90$0 'lorito de calcio

i'91 'arbonato de niquel !??$


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'o!'$0 'ianuro de cobalto !??$

SnKr0 Kromuro de esta3o

@6n9H 2ermanganato de potasio

Ln!M029H$0 Midr%geno fosfato de zinc

8g0S91 Sulfito de plata

!MH$0'r09D +icromato de amonio

11.- Escriba las f%rmulas químicas de los siguientes compuestos7

Sulfuro de potasio @0S

Midr%geno carbonato de calcio 'a!M'91$0

2erclorato de níquel !??$ i!'l9H$0

Vxido de cobre !?$ 'u09

2er%xido de potasio @090

Midr%xido de aluminio 8l!9M$1

itrato de zinc Ln!91$0


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'l- cloruro M'l ácido clorhídrico

S0- sulfuro M0S ácido sulfhídrico

+&) -cidos basados en aniones cuyo nombre termina en .ato/ o .ito/& os aniones cuyosnombre terminan en TatoU están asociados a ácidos cuya terminaci%n TicoU, en tanto que losaniones cuyo nombre termina en WitoU están asociados a ácidos cuyo nombre tiene laterminaci%n TosoU. os prefi/os se conservan en el nombre del ácido.

8ni%n Xcido correspondiente

'l9- !hipoclorito$ M'l9 acido hipocloroso

'l90- !clorito$ M'l90 ácido cloroso

'l91- !clorato$ M'l91 ácido cl%rico

'l9H- !perclorato$ M'l9H ácido percl%rico

E*ercicios+

1H.- Escribe la f%rmula o el nombre seg)n corresponda.

M' ácido cianhídrico

M91 ácido nítrico

M0S9H ácido sulf)rico

M0S91 ácido sulfuroso

Xcido bromhídrico MKr

Xcido carb%nico M0'91


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MKr91 ácido br%mico

MKr ácido bromhídrico

M129H ácido fosf%rico

Xcido hipocloroso M'l9

Xcido y%dico M?91

Xcido sulfuroso M0S91

Xcido sulf)rico M0S9H

Xcido nitroso M90

Xcido yodhídrico

M? M0'91 ácido carb%nico

Nomre ! formulas de compuestos moleculares inarios.

.- 2or lo general se escribe primero el nombre del elemento que está más a la derecha en latabla peri%dica, dándole la terminaci%n TuroU !TidoU en caso del oxígeno$.

0.- Si ambos elementos están en el mismo grupo de la tabla peri%dica, se nombra primero elque esta más arriba.

1.- se inserta la partícula TdeU entre los nombres de los dos elementos.

H.- Se usan prefi/os griegos para indicar el n)mero de átomos de cada elemento. unca seusa el prefi/o TmonoU con el segundo elemento. Si el prefi/o termina en TaU u ToU y elnombre del ani%n comienza con vocal !como en %xido$, por lo regular se omite la TaU u ToU.

prefi/o significado prefi/o Significado

6ono Mexa "

+i 0 Mepta D

4ri 1 9cta #


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tetra H ona <

2enta deca =

os e/emplos siguientes ilustran estas reglas7

'l09 mon%xido de dicloro

09H tetr%xido de dinitr%geno

A1 trifluoruro de nitr%geno

2HS= decasulfuro de tetraf%sforo

S90 di%xido de azufre

2'l pentacloruro de f%sforo

091 tri%xido de dinitr%geno

4etrabromuro de silicio SiKrH

+icloruro de diazufre S0'l0

SA" hexafluoruro de azufre

?A pentafluoruro de yodo

Ne91 tri%xido de xen%n

4etr%xido de dinitr%geno 09H

'ianuro de hidr%geno M'

Mexasulfuro de tetraf%sforo 2HS"

?'l1 tricloruro de yodo

SiKrH tetrabromuro de silicio


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as ondas que se forman en el agua son el resultado de la impartici%n de energía al líquido,tal vez de/ando caer una piedra o por el movimiento de una lancha en la superficie. Estaenergía se expresa con los movimientos ascendentes y descendentes del agua.

*n corte transversal de una ola en el agua muestra que es peri%dica5 el patr%n de crestas y

valles se repite a intervalos regulares. a distancia entre crestas ! o valles$ sucesivas sedenomina longitud de onda. El n)mero de longitudes completas, o ciclos, que pasan por un punto dado en segundo es la frecuencia de onda.

2odemos determinar la frecuencia de una ola en el agua si contamos el n)mero de veces por segundo que un corcho flotando en ella realiza un ciclo completo de movimientoascendente y descendente.

+ado que toda radiaci%n electromagnética se mueve a la velocidad de la luz, existe unarelaci%n entre la longitud de onda y la frecuencia.

Si la longitud de onda es larga, pasarán menos ciclos de la onda por un punto dado cadasegundo5 por tanto la frecuencia será ba/a. 2or otro lado para que una onda tenga unafrecuencia alta, la distancia entre las crestas de la onda deberá ser peque3a !longitud deonda corta$.

Esta relaci%n inversa entre la frecuencia y la longitud de onda de la radiaci%nelectromagnética puede expresarse como una ecuaci%n sencilla7

El producto de la frecuencia de la radiaci%n, !un$, y su longitud de onda, !lambda$, es iguala la velocidad de la luz , c7

B cE*ercicios.

.- *n láser empleado para TsoldarU retinas desprendidas produce radiaci%n con unafrecuencia de H."< N =H s-. calcule la longitud de onda de esta radiaci%n.

c B 1.== N =# mFs, B H."< N = H s-, B c

B 1.== N = # mFs B ".H N = -D m

H."< N =H s-".H N =-D mO nm P B "H= nm

N =-< m

Ener%0a cuanti"ada ! fotones.


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'uando los s%lidos se calientan, emiten radiaci%n, que observamos como el brillo ro/o delos quemadores de una estufa eléctrica o la luz blanca brillante de una bombilla detungsteno. a distribuci%n de longitudes de onda de la radiaci%n depende de la temperatura5un ob/eto T al ro/o vivoU es menos caliente que uno al Tro/o blancoU. 8 fines del siglo N?Nvarios físicos estaban estudiando este fen%meno, tratando de entender la relaci%n entre la

temperatura y la intensidad y longitud de onda de la radiaci%n emitida.6ax 2lancI propuso que la energía solo puede ser liberada !o absorbida$ por los átomos enT paquetesU.

2lancI dio el nombre de cuanto !que significa cantidad fi/a$ a la cantidad más peque3a deenergía que se puede emitir o absorber como radiaci%n electromagnética.

El propuso que la energía, E, de un solo cuanto es igual a una constante multiplicada por sufrecuencia7

E B ha constante de ThU llamada constante de 2lancI tiene un valor de "."1 N =-1H /oule-segundos !Q-s$.

E*ercicios.

0.- 'alcule el menor incremento de energía !esto es el cuanto de energía$ que un ob/eto puede absorber de luz amarilla cuya longitud de onda es #< nm.

B 1.== N = # mFs B .=< N =H s-

.#< N =-D m

E B O"."1 N =-1H Q-sP O.=< N =H s- P B 1.1D N =-< Q

En


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2ara explicar el efecto fotoeléctrico, Einstein supuso que la energía radiante que incidíasobre la superficie metálica es una corriente de diminutos paquetes de energía. 'ada paquete de energía se comporta como una peque3ísima partícula de luz y se denominaTfot%nU.

Einstein dedu/o que cada fot%n debía tener una energía proporcional a la frecuencia de laluz, E B h, 8sí, la energía radiante misma está cuantizada. Si un fot%n tiene más que laenergía mínima necesaria para liberar un electr%n, el exceso aparece como energía cinéticadel electr%n emitido.

&odelo de :o6r del tomo de 6idró%eno.

Espectro de lineas.

*na fuente de energía radiante puede emitir una sola longitud de onda, como la luz de unláser, sin embargo, la mayor parte de las fuentes de radiaci%n que contiene muchas

longitudes de onda distintas. Si separamos en sus diversas componentes de longitud deonda la radiaci%n de tales fuentes, obtenemos un espectro.

El espectro producido consiste en una variedad continua de colores. El arco iris de colores,que contiene lus de todas las longitudes de onda, es un espectro continuo !más conocidocomo arcoiris$. Se produce cuando gotas de lluvia o neblina dispersan la luz solar.

o todos producen espectro continuo. os gases al aplicarles un volta/e elevado emiten luzde diferentes colores. El gas ne%n es el brillo ro/o-naran/a tan familiar de muchas luces deTne%nU5 el vapor de sodio emite la luz amarilla característica de muchas luces delalumbrado p)blico moderno.

*n espectro que contiene radiaci%n de longitudes de onda específicas se llama espectrolineal.

El modelo de Kohr del átomo de hidr%geno propuso que las absorciones o las emisiones eneste espectro corresponden a las transiciones del electr%n de una orbita a otra.

El modelo de Kohr tuvo gran importancia debido a que introdu/o la idea de los estados deenergía cuantizados para los electrones de los átomos. El modelo era adecuado paraexplicar los átomos y los iones con un electr%n, M, MeC % 0C. En consecuencia fuereemplazado por un nuevo modelo de átomos basado en la mecánica cuántica o mecánicaondulatoria.

Oritales ! n7meros cunticos.

Oritales.$ funciones de onda, describe cada orbital una distribuci%n específica de ladensidad electr%nica en el espacio.

*n orbital tiene tanto una energía característica, como una forma especifica.


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El modelo de la mecánica cuántica utiliza cuatro n%meros cu#nticos, n , l, ml, ms, paradescribir el orbital.

.- )mero cuántico principal , n, debe tener valores enteros de , 0, 1, etc., a medida queaumenta n, el orbital se hace mayor y el electr%n se encuentra más tiempo le/os del n)cleo.

0.- )mero cuántico azimutal , l, puede tener valores enteros desde = hasta n- para cadavalor de n. Este n)mero cuántico define la forma del orbital. El valor de l para un orbital en particular se designa generalmente por las letras s, p, d, y f que corresponden a valores de lde =, , 0, y 1, respectivamente.

Galor de l = 0 1

etra utilizada s 2 d f

1.- )mero cuántico magnético, ml, puede tener valores enteros de l y -l incluyendo cero.Este n)mero cuántico describe la orientaci%n del orbital en el espacio.

H.- )mero cuántico magnético de spin, ms, se refiere al giro del electr%n y a la orientaci%ndel campo magnético que éste produce. 'ada orbital puede contener s%lo dos electrones.Sus valores son ms B CF0 y ms B B -F0.

El grupo de orbitales con el mismo valor de n se denomina capa electr%nica. 2or e/emplo,todos los orbitales con nB1 se dice que están en la tercera capa. *no o más orbitales con elmismo con/unto de valores para n y l se llaman subcapa. 'ada subcapa se designa por unn)mero !n$ u una letra !s, p, d, f$, !valor de l$.

E/emplo. nB1 y lB es el orbital 1p y se dice que están en 5a subcapa 1p .

;elaci%n entre los valores n, l y ml para nBH

subcapa mlY de orbitales enla subcapa.

= s =

0 = 0s =


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0p , =, - 1

1 = 1s =

1p , =, - 1

0 1d 0, , =, -, -0

H = Hs =

Hp , =, - 1

0 Hd 0, , =, -, -0

1 Hf 1, 0, , =, -, -0,-1

D

'ada capa está dividida en un n)mero de subcapas igual al n)mero cuántico principal n.'ada subcapa corresponde a un valor permitido distinto de l desde = hasta n-. 2or tanto la primera capa consta de una subcapa, la segunda de dos !0s y 0p$, y la tercera de tressubcapas, 1s, 1p, y 1d, etcetera. 'ada subcapa consta de un n)mero específico de orbitales.'ada orbital corresponde a un valor permitido de ml distinto. 2ara un valor dado de l, hay0l C valores permitidos de ml, que van desde -l hasta l. así, cada subcapa s !lB=$ consisteen tres orbitales, etcetera. El n)mero total de orbitales que hay en una capa es n0, donde nes el n)mero resultante de orbitales para las capas , H,


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as figuras de este tipo, muestran la densidad electr%nica entre más ale/ado del n)cleo omenos probabilidad hay de encontrar un electr%n.

$os orbitales p.- a distribuci%n de la densidad electr%nica de un orbital 0p. 'omo seaprecia la densidad electr%nica no se distribuye de forma esférica como en un orbital s. En

vez de ello se concentra en dos lados del n)cleo, separada por un nodo en el n)cleo,solemos decir que el orbital tiene dos l%bulos.

8l igual que en los orbitales s, el tama3o de los orbitales aumenta al pasar de 0p a 1p a Hp,etc.

0rbitales d y ! .- Si nB1 o más encontramos los orbitales d. !lB0$ hay cinco orbitales Hd, etc.tiene H orbitales d, tiene la forma seme/ante a un trébol de cuatro ho/as, y que cada unoyace primordialmente en un plano, los orbitales dxy, dxz y dyz !orientados entre los e/es$.os l%bulos del orbital dx0 - y0 !sobre los e/es$ y el )ltimo dz0 tiene un aspecto distinto, posee la misma energía que los otros cuatro orbitales d. as representaciones tiene dos

l%bulos sobre el e/e z y una dona en el plano xy.os orbitales f.- las formas son a)n más complicadas que las de los orbitales d.

E*ercicios.

1.-

2ara nBH, &Jué valores puede tener l(

2ara lB0 &Jué valores puede tener ml(

nBH, lB 1, 0, , =.

lB, ml B -0, -, =, , 0.

H.- 'ite los valores de n, l y ml para !a$ cada orbital de la subcapa 0p5 !b$ cada orbital de lasubcapa d.

orbitales7 nB0, lB, mlB5 nB0, lB, mlB=5 nB0, lB, mlB-.

orbitales7 nB, lB0, mlB05 nB, lB0, mlB5 nB, lB0, mlB=5 nB, lB0, mlB-5 nB, lB0,

mlB-0.- & 'uáles de los siguientes son con/untos permitidos de n)meros cuánticos para unelectr%n en un átomo de hidr%geno7 !a$ nB0, lB, mlB5 !b$ nB, lB=, mlB-5 !c$ nBH, lB0,mlB-05 !d$ nB1, lB1, mlB=( 2ara las combinaciones permitidas escriba la designaci%napropiada de la subcapa a la que pertenece el orbital !es decir, s, etcétera$.

permisible, 0p


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no permisible

permisible Hd

no permisible.

".-

2ara nB, &Jué valores puede tener l(, !b$ 2ara lB1, &Jué valores puede tener ml(

!a$ nB, l =, , 0, 1, y H

!b$ lB1, ml 1, 0, , =, -, -0, -1.

D.-

& Jué significa decir que la energía esta cuantizada( !b$ &2orqué no percibimos la

cuantizaci%n de la energía en nuestras actividades cotidianas(

'uantizaci%n significa que la energía s%lo se puede absorber o emitir en cantidadesespecíficas o en m)ltiplos de estas cantidades. Esta cantidad mínima de energía es igual auna constante multiplicada por la frecuencia de la radiaci%n emitida o absorbida E B h.

En las actividades cotidianas, los ob/etos macrosc%picos, como nuestros cuerpos, ganano pierden cantidades totales de energía mucho más grandes que un cuanto individual h. aganancia o perdida de la cantidad relativamente min)scula no se advierte.

#.-'alcule el incremento de energía más peque3o !un cuanto$ que puede ser emitido o

absorbido a una longitud de onda de "Hnm.

!a$ O N =-


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+etermine la longitud de onda de la radiaci%n cuyos fotones tienen una energía de #.01N =-


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B D#nm O N =-< mP B D.# N =-Dm B 1.== N =#mFs B 1.#0 N =Hs-

nm D.# N =-Dm

E B "."1 N =-1H Q-s O 1.#0 N = H s-P B 0.1 N =-< QFfot%n

1 Q O fot%n P B .00 N =0= fotones

0.1 N =-


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a forma en que los electrones se distribuyen entre los diferentes orbitales de un átomo essu configuraci%n electr%nica.

;ecuerde que el n)mero de electrones de un átomo neutro es igual al n)mero at%mico !L$.

En la configuraci%n electr%nica se escribe el símbolo de la subcapa ocupada y se agrega elíndice que indica el n)mero de electrones en la subcapa. E/emplo i con L B 1, s00s

+iagrama de orbitales, cada orbital se representa con un cuadrito y cada electr%n con unamedia flecha. *na media flecha apunta hacia arriba, representa a un electr%n con un n)merocuántico de espín positivo !ms B CF0$, y la flecha hacia aba/o representa un electr%n conun n)mero cuántico de espín negativo !ms B -F0$.

'uando dos electrones son espines opuestos ocupan el mismo orbital, decimos que estánapareados. *n electr%n no apareado no está acompa3ado por otro de espín opuesto.

i con L B 18pareados o apareado

Re%la de ;und.

En el caso de electrones degenerados, se alcanza la menor energía cuando se maximiza eln)mero de electrones que tienen el mismo espín. Esto implica que los electrones ocuparánorbitales individualmente hasta donde sea posible, con sus epines paralelos.

'

s 0s 0p

s 0s 0p

a regla de Mund se basa en que los electrones se repelen mutuamente. 8l ocupar diferentesorbitales, los electrones mantienen la distancia máxima entre sí, y se minimizan lasrepulsiones electr%n - electr%n.

(reviación de la confi%uración electrónica.E/emplo 7 a OeP1s.

El símbolo OeP representa la configuraci%n electr%nica de los diez electrones del ne%n,s00s00p". 8l escribir la configuraci%n electr%nica de esta manera se enfoca la atenci%n enlos electrones más externos del átomo, que son los responsables del comportamientoquímico de un elemento. E/emplo7 i con L B 1 i OMeP0s.


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4odos los miembros de la familia de los metales alcalinos !8$ tienen un solo electr%ndespués de la configuraci%n de un gas noble. os electrones de la capa externa se le llamoelectrones de valencia. os electrones de las capas internas se llaman electrones internos.

'alencia de un elemento.

Es el n)mero de electrones que debe perder o ganar un átomo para tener su )ltimo nivel deenergía completo. os electrones que se pierden se llaman electrones de valencia. Son iones positivos o cationes. os iones que ganaron electrones son llamados aniones.

a valencia se calcula restándole # a los electrones de valencia. En los elementos de la serieK y en los del bloque de las s no se detrmina.

E/emplo7 9 con LB # s00s00pH tiene " electrones de valencia por lo tanto son "-# B -0

Tala periódica.


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os elementos de la misma columna contienen el mismo n)mero de electrones en susorbitales de capa externa, u orbitales de valencia.

9OMeP0s00H y SOeP0s00pH miembros del grupo "Z.

a similitud en la ocupaci%n de sus orbitales s y p de valencia da lugar a similitudes en sus propiedades.

En esta unidad comprenderemos la forma en que las propiedades de los elementos cambianconforme nos movemos hacia la derecha en una fila o hacia aba/o en una columna de latabla peri%dica.

En el caso de muchas propiedades, las tendencias dentro de una fila o columna forman patrones que nos permiten predecir las propiedades químicas y la reactividad de loselementos.

Desarrollo de la tala periódica.'iertos elementos como el oro, aparecen en la naturaleza en forma elemental y por ello sedescubrieron hace miles de a3os. En cambio, algunos elementos son radiactivos eintrínsecamente inestables. Solo sabemos de ellos gracias a los avances tecnol%gicos delsiglo NN.

a mayor parte de los elementos conocidos, aunque estables, se encuentran dispersosampliamente en la naturaleza y se incorporan en numerosos compuestos.

• 1 elementos conocidos en #==

• "1 elementos conocidos en #"

• #"< +imitri 6endeleev en ;usia y 6eyer en 8lemania publicaron esquemas declasificaci%n casi idénticos. 8mbos se3alaron que propiedades químicas y físicassimilares ocurren peri%dicamente si los elementos se acomodan en orden de pesoat%mico creciente. T2recursores de la moderna tabla peri%dicaU.

• 6endeleev de/o espacios vacíos para elementos aun no conocidos como el :alio yel :ermanio.

• En !##D-


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Capas de electrones ! tama>o de los tomos.

8 menudo pensamos en los átomos como ob/etos esféricos duros. Sin embargo, unaconsecuencia del modelo de la mecánica cuántica es que un átomo no tiene frontera biendefinida.

Geremos que es posible definir el tama3o de un átomo en una forma consistente que nos permite observar tendencias en la tabla peri%dica.

Capas de electrones en los tomos.

'onforme ba/amos por una columna de la tabla peri%dica, cambiamos el n)mero cuántico principal, n, de los orbitales de valencia de los átomos.

'on la mecánica cuántica es posible calcular con exactitud la distribuci%n de los electronesen los átomos.

E/emplo !figura a$.

El e/e horizontal representa distancia desde el n)cleo del átomo en agstroms !R$.

a cantidad graficada en el e/e vertical se denomina densidad electr%nica radial, y es la probabilidad de encontrar el electr%n a una distancia dada del n)cleo.

as densidades electr%nicas muestran máximos a ciertas distancias del n)cleo, estosrepresentan distancias a las que hay una probabilidad más alta de encontrar

electrones.a raz%n que la capa s en el arg%n esta mucho más cerca del n)cleo es porque la carganuclear del helio es 0C, en tanto que la del arg%n es #C.

8l aumentar la carga nuclear los electrones son atraídos más y más cerca al n)cleo. 2or lomismo la capa nB0 del 8r esta más cerca del n)cleo que la del ne%n.

Tama>os atómicos.

as distribuciones de densidad electr%nica radial no terminan abruptamente a cierta

distancia del n)cleo, si no que disminuyen lentamente al aumentar la distancia respecto aln)cleo, por ello, los átomos no tienen fronteras que fi/en su tama3o. Sin embargo loscientíficos se han valido de diversos medios para estimar el radio de un átomo, que sedenomina radio at%mico.

*no de los métodos más comunes para determinar los radios at%micos es suponer que losátomos son esferas que se tocan cuando están enlazados. 2or e/emplo, la distancia entreátomos de hierro en el hierro metálico es de 0.H# R.


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2or lo tanto podemos imaginar a cada átomo de hierro en el metal como una esfera con unradio de .0H R.

? -? es la molécula ?0 es de 0."" R y el radio at%mico del yodo es la mitad de la distancia es.11 R y podemos definir de manera similar los radios de otros elementos.

6uchas propiedades de las moléculas dependen de las distancias entre los átomos de lamolécula.

os radios at%micos nos permiten estimar las longitudes de enlace entre los diferenteselementos en la moléculas. 2or e/emplo las longitudes del enlace '-' en el carbonoelemental !diamante$ es de .H R, lo que implica un radio de =.DD R.

'l-'l en el 'l0 es de .


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Tendencias periódicas en el radio atómico.

+entro de cada columna !grupo$ el radio at%mico tiende a aumentar conforme ba/amos por la columna.

+entro de cada fila !periodo$ el radio at%mico tiende a disminuir conforme nos

movemos de izquierda a derecha.

H.- 'on referencia a la tabla peri%dica , acomode los átomos siguientes en orden de suradio at%mico creciente. 2, S, 8s, Se.

S[2[8s

S[Se[8s

S[2[Se[8s

Ener%0a de ioni"ación.

a energía de ionizaci%n de un átomo o ion es la energía mínima necesaria para eliminar unelectr%n desde el estado basal del átomo o ion gaseoso aislado.

Estado basal.- estado de más ba/a energía o estable

$a energía de la primera ionización (I*& Es la energía requerida para quitar el primerelectr%n de un átomo neutro. a!g$ aC!g$ C e-

$a segunda energía de ionización (I+*& Es la requerida para quitar el segundo electr%n, yasí para la eliminaci%n sucesiva de electrones adicionales. 2or lo tanto ?0 para el átomo desodio es7

aC!g$ a0C!g$ C e-

'uanto mayor es la energía de ionizaci%n, más difícil es quitar un electr%n.

I2I+2I,

Esta tendencia se debe a que la carga nuclear positiva que proporciona la fuerza de

atracci%n permanece constante, mientras que el n)mero de electrones, que produceninteracciones de repulsi%n, disminuye constantemente.

Esta observaci%n apoya la idea de que s%lo los electrones más exteriores, los que están másallá del centro de gas noble, intervienen para compartir y transferir electrones que danorigen a los enlaces y reacciones químicas. os electrones internos están unidos condemasiada fuerza al n)cleo como para perderse del átomo o siquiera compartirse con otroátomo.


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Silicio !Si$

s00s00p"1s01p0, % OeP1s01p0

D#" @QFmol a H1"= @QFmol para la pérdida de los H primeros electrones.

a eliminaci%n del quinto electr%n requiere mucha más energía "== @QFmol.

Tendencias periódicas en las ener%0as de ioni"ación.

• En una fila la ? aumenta al aumentar el n)mero at%mico. os metales alcalinosmuestran la energía de ionizaci%n más ba/a de cada fila, y los gases nobles la másalta.

• En un grupo la energía de ionizaci%n disminuye al aumentar el n)mero at%mico. 2or e/emplo, las energías de ionizaci%n de los gases nobles Me\e\8r\@r\Ne.

• os elementos representativos muestran una variedad más grande de valores de ?que los metales de transici%n. as ? de los elementos de transici%n aumentalentamente conforme avanzamos de izquierda a derecha en un periodo. os del bloque f !metales$ aumentan muy lentamente en los valores de ?.

? creciente

? creciente

E*ercicios.

.- 'on referencia a su tabla peri%dica, acomode los átomos siguientes en orden de energíade primera ionizaci%n creciente7 e, a, 2, 8r, @.

a[2[8r

@[a[2[8r[e

e\8r\2\a\@

".- 'on base en las tendencias, prediga cuál de los siguientes átomos - K, 8l, ', Si - tiene

la energía de primera ionizaci%n más ba/a.

8l.

D.- Escriba ecuaciones que muestren los procesos que describen las energías de primera,segunda, y tercera ionizaci%n de un átomo de telurio.

4e!g$ 4eC!g$ C e-


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ing)n elemento existe como átomo individual en la naturaleza a excepci%n de los gasesnobles.

2arte izquierda de la tabla peri%dica !tres cuartas partes de los elementos$ son metales.

os no metales están en la esquina superior derecha y los metaloides están entre metales yno metales.

Car#cter met#lico creciente en la tabla periódica&

creciente

'reciente

W

#ropiedades caracter0sticas de los metales ! no metales. Metales 3o metales

4ienen lustre brillante5 diversos colores perocasi todos son plateados.

o tienen lustre, diversos colores

os s%lidos son maleables y d)ctilesos s%lidos suelen ser quebradizos5 algunosduros y otros blandos.

Kuenos conductores del calor y laelectricidad.

6alos conductores del calor y la electricidad.

'asi todos los %xidos metálicos son s%lidosi%nicos básicos.

a mayor parte de los %xidos no metálicosson sustancias moleculares que formansoluciones ácidas.

4ienden a formar cationes en soluci%nacuosa.

4ienden a formar aniones u oxianiones ensoluci%n acuosa.

6ientras mayor sea la medida en que un elemento exhibe las propiedades físicas yquímicas de los metales, mayor será su carácter metálico.


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El carácter metálico generalmente aumenta conforme ba/amos de izquierda a derecha enuna fila.

Examinemos la relaci%n que existe entre las configuraciones electr%nicas y las propiedadesde los metales, no metales y metaloides.

&etales.

4odos son s%lidos a temperatura ambiente. os metales tienden a perder electrones cuandoexperimentan alguna reacci%n química, esto es, transfieren los electrones a otras sustanciasy se convierten en cationes.

E/emplo7 reacci%n entre níquel y el oxígeno produce %xido de níquel, un compuesto i%nicoque contiene iones i0C y 90-7

0 i!s$ C 90!g$ 0i9!s$

%xido metálico C agua hidr%xido metálico

a09!s$ C M09!l$ 0a9M!ac$

'a9!s$ C M09!l$ 'a!9M$0!ac$

os %xidos metálicos reaccionan también con los ácidos para formar sales y agua.

Vxido no metálico C base sal C agua

'90!g$ C 0a9M!ac$ a0'91!ac$ C M09!l$Vxido metálico C ácido sal C M09!l$

6g9!s$ C 0M'l!ac$ 6g'l0!ac$ C M09

No metales.

os no metales, al reaccionar con metales, tienden a ganar electrones y convertirse enaniones.

6etales C no metal sal08l!s$ C 1Kr0!l$ 08lKr1!s$

os compuestos formados solamente por no metales son sustancias moleculares.

Vxido no metálico C agua ácido


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'90!g$ C M09!l$ M0'91!ac$

os %xidos no metálicos también se disuelven en soluciones para formar sales como7

Vxido de no metal C base sal C agua

'90!g$ C 0a9M!ac$ a0'91!ac$ C M09!l$

emimetales ?metaloides).

4ienen propiedades intermedias entre las de los metales y los no metales. 2ueden teneralgunas propiedades de los metales pero carecen de otras.

E/emplo. El silicio parece metal pero es quebradizo en lugar de maleable y no conduce elcalor y la electricidad tan bien como los metales.

Garios metaloides son semiconductores eléctricos y se utilizan en circuitos integrados ychips de computadoras.

(finidades electrónicas ?E).

a energía de ionizaci%n mide los cambios de energía asociados a la eliminaci%n de unelectr%n de un átomo para formar iones con carga positiva.

2or otra parte la mayor parte de los átomos puede ganar electrones para formar iones concarga negativa.

El cambio de energía que ocurre cuando se agrega un electr%n a un átomo gaseoso sedenomina afinidad electr%nica porque mide la atracci%n, o afinidad del átomo por elelectr%n a3adido. En casi todos los casos se libera energía cuando se agrega un electr%n.

E/emplo. 8finidad electr%nica.

'l!g$ C e- 'l-!g$ E B -1H


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a afinidad del cloro es la más negativa de todos los elementos. 2ara algunos elementos,como los gases nobles, la afinidad electr%nica tiene un valor positivo, lo que implica que elani%n tiene más alta energía que el átomo y el electr%n separados7

8r!g$ C e- 8r-!g$ E \=

2orque E\=, el 8r es un ion no estable y no se formara.

En general la afinidad electr%nica se hace más negativa conforme avanzamos en cada filahacia los hal%genos.


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'a!s$ C 0M09!l$ 'a!9M$0!ac$ C M0!g$

6g!s$ C 'l0!g$ 6g'l0!s$

06g!s$ C 90!g$ 06g9!s$

Tendencias de %rupo de no metales selectos.

5idrógeno&

0M0!g$ C 90!g$ 0M09!l$

0a!s$ C M0!g$ 0aM!s$

'a!s$ C M0!g$ 'aM0!s$


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01.- Escriba ecuaciones, anotando configuraciones electr%nicas deba/o de las especies participantes, que expliquen la diferencia entre la energía de la primera ionizaci%n de Se!g$y la afinidad electr%nica de Se!g$.

Se!g$ SeC!g$ C e-

O8rPHs01d=HpH O8rPHs01d=Hp1

Se!g$ C e- Se-!g$

O8rPHs01d=HpH O8rPHs01d=Hp

0H.- *tilizando configuraciones electr%nicas, explique porqué la afinidad electr%nica de Aes negativa mientras que la del e es un valor positivo.

A C e- A-

OMeP0s00p OMeP0s00p"

e C e- e-

OMeP0s00p" OMeP0s00p"1s

a adici%n de un electr%n al A completa la capa nB0, el A- tiene configuraci%n electr%nicaestable de gas noble y E es negativo. *n electr%n adicional en el e ocuparía el orbital 1sde más alta energía5 la adici%n de un electr%n aumenta la energía del sistema y E es positivo.

8lotropas.- son diferentes formas del mismo elemento en el mismo estado !ambos en gases90 y 91$.

Capitulo @.

Conceptos sicos de los enlaces 8u0micos

( pesar 8ue la sal de mesa ! el a"7car tienen un aspecto similar son mu! diferentes ensu composición 8u0mica. La sal esta compuesta por iones NaA ! iones Cl$ en camio ela"7car %ranulada no contiene iones consta de mol/culas de sacarosa C1,;,,O11 en

las 8ue e2isten fuertes enlaces covalentes.NaCl electrólito ?conductor de la electricidad)

acarosa No electrólito ?no conduce la electricidad)

Relación entre estructura electrónica fuer"as de enlace 8u0mico ! propiedades de lassustancias.


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Clasificaremos primero las fuer"as 8u0micas en tres %rupos amplios+ 1) enlacesiónicos ,) enlaces covalentes ! B) enlaces metlicos.

Enlace iónico.$ se refiere a las fuer"as electrostticas 8ue e2isten entre iones con car%aopuesta.

Los iones pueden formarse a partir de tomos por la transferencia de uno o mselectrones de un tomo a otro. Las sustancias iónicas casi siempre son el resultado dela interacción entre metales de la e2trema i"8uierda de la tala periódica ! no metalesde la e2trema derec6a ?e2cluidos los %ases noles %rupo @().

Enlace covalente.$ es el resultado de compartir electrones entre dos tomos. Lose*emplos ms conocidos de enlaces covalentes se oservan en las interacciones de loselementos no metlicos entre s0.

Enlaces metlico.$ se encuentran en metales sólidos como core 6ierro ! aluminio. En

los metales cada tomo metlico est unido a varios tomos vecinos.0molos de Leis ! la Re%la del Octeto.

Los electrones 8ue participan en los enlaces 8u0micos se denominan electrones devalencia. Los electrones de valencia son los 8ue residen en la capa electrónica e2teriorparcialmente ocupada de un tomo.

$os símbolos de electrón)punto ?s0molos de Leis) son una forma 7til de mostrar loselectrones de valencia de los tomos ! de se%uirles la pista durante la formación deenlaces. El s0molo de electrón$punto consiste en el s0molo 8u0mico del elemento ms

un punto por cada electrón de valencia.E*emplo+

NeBs,BpF

'ada lado da cabida a dos electrones como máximo. os cuatro lados del símbolo sonequivalentes5 la colocaci%nde dos electrones o de uno es arbitraria.

El n)mero de electrones de valencia de cualquier elemento es el mismo que el n)mero degrupo en el que está el elemento en la tabla peri%dica. E/emplo7 9, S son del grupo "8 y

tienen seis puntos.os átomos con frecuencia ganan, pierden o comparten electrones tratando de alcanzar elmismo n)mero de electrones que los gases nobles más cercanos a ellos en la tabla peri%dica.

os gases nobles tienen acomodos de electrones muy estables, como revelan sus altasenergías de ionizaci%n, su ba/a afinidad por electrones adicionales y su falta general de


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reactividad química. 2uesto que todos excepto el Me tienen # electrones de valencia.6uchos átomos que sufren reacciones terminan con ocho electrones de valencia. Estaobservaci%n ha dado lugar a la regla del octeto7 los átomos tienden a ganar, perder ocampartir electrones hasta estar rodeados por # electrones de valencia.

*n octeto se visualiza por H pares de electrones dispuestos alrededor de un átomo.Enlaces iónicos.

'uando el a!s$ se pone en contacto con cloro gaseoso 'l0!g$ ocurre una reacci%n violenta.El producto de esta reacci%n tan exotérmica es cloruro de sodio, a'l!s$.

a!s$ C F0'l0!g$ a'l!s$ Mof B -H=.< @QFmol

.. ..

a . C G'l + a C C O + 'l + P-. . ..

a formaci%n del aC a partir del a y del 'l- de 'l0 indica que un átomo de sodio perdi%un electr%n, y que un átomo de cloro lo gan%.

El a'l es representativo de los compuestos i%nicos. a flecha indica la tranferencia de unelectr%n del átomo de sodio al átomo de cloro.

'ada i%n tiene un octeto de electrones.

El octeto del i%n sodio está formado por los electrones 0s00p" que están aba/o del solitarioelectr%n de valencia 1s del átomo de sodio.

Se ponen los corchetes alrededor del i%n cloruro para subrayar que los # electrones seencuentran exclusivamente en el i%n cloruro.

Estructura cristalina del cloruro de sodio. 'ada uno de los iones sodio está rodeado por seisiones cloro, y cada ion cloro está rodeado por seis iones sodio.

M.- calor que se desprende o se absorbe en la reacci%n.

Mof.- cambio de entalpía que acompa3a la formaci%n de una sustancia.

Cambios energ6ticos durante la !ormación de enlaces iónicos&

&Jué factores hacen que la formaci%n de compuestos i%nicos sea tan exotérmica(


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a energía de ionizaci%n, la pérdida de un electr%n de un átomo es siempre un procesoendotérmico.En cambio cuando un no metal gana un electr%n generalmente el proceso esexotérmico.

a eliminaci%n de un electr%n de sodio para formar iones sodio requiere H


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H

6g +

H

GKr +

H

H

+8r + % 8r

H

.- Escriba la configuraci%n electr%nica de los iones 'o0C y 'o1C.'o LB0D O8rP1dDHs0

'o0C O8rP1dD

'o1C O8rP1d"

".- Escriba la configuraci%n electr%nica del ion 'r1C.

'r LB0H O8rPHs01dH

'r1C O8rP1d1

D.- 2rediga el ion que por lo general forman los átomos siguientes7 a$ Sr5 b$ S5 c$ 8l.

Sr LB1# O@rPs0 Sr0C

S LB " OeP1s01pH S0-

8l LB 1 OeP1s01p 8l1C

#.- 2rediga las cargas de los iones que se forman cuando el magnesio reacciona connitr%geno.

6g LB 0 OeP1s0 6g0C

LB D OMeP0s00p1 1-

Enlaces covalentes.


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e]is razono que un átomo podría adquirir una configuraci%n electr%nica de gas noblecompartiendo un par de electrones con otros átomos. *n enlace químico que se formacompartiendo un par de electrones se llama enlace covalente.

M0 M^ C ^ M M + M

4iene configuraci%n electr%nica del gas noble helio.

os electrones compartidos se cuentan en ambos átomos.

H H H H

'l0 + 'l G C G 'l + +'l + 'l+

H H H H

'ada átomo de cloro al compartir el par de electrones de enlace, adquiere # electrones !unocteto$ en su capa de valencia, y alcanza la configuraci%n electr%nica de gas noble delarg%n. as estructuras que se muestran aquí para M0 y 'l0 se denominan estructuras dee]is.

8l escribir las estructuras de e]is, normalmente indicamos con una línea cada par deelectrones compartidos entre dos átomos, y los pares de electrones no compartidos sedibu/an con puntos. H H

M - M y +'l G - G 'l+

H HD8, como A, forman un enlace covalente para alcanzar un octeto.

"8, como 9, formarían dos enlaces covalentes.

8, como , formaría tres enlaces covalentes.

H8, como ', formaría cuatro enlaces covalentes. M

H H H

E/emplo7 M - A+ , M - 9+ , M - - M , M - ' - M .

H

M M M


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8sí, el modelo de e]is logra explicar la composici%n de muchos compuestos formados por no metales, en los que predominan los enlaces covalentes.

Enlaces m7ltiples.

El hecho de compartir un par de electrones constituye un solo enlace covalente, al quecom)nmente llamamos enlace sencillo. En muchas moléculas, los átomos completan unocteto compartiendo más de un par de electrones entre ellos. 'uando se comparten dos pares de electrones, dibu/amos dos líneas, que representan un doble enlace. *n triple enlacecorresponde a tres pares de electrones que se comparten. 4ales enlaces m)ltiples seobservan, por e/emplo en la molécula de 0. G G

+ C + + + + + + % + +

G G

Es necesario que comparta tres electrones para alcanzar su octeto.#olaridad en los enlaces ! electrone%atividad.

os pares de electrones que se comparten entre dos átomos distintos por lo regular no secomparten equitativamente. 'l0 % 0 se comparten equitativamente pero en el a'l loselectrones prácticamente no se comparten, se describen como iones aC y 'l-.

#olaridad.$ proporci%n en que los electrones se comparten.

Un enlace covalente polar.$ es aquél en el que los electrones se comparten equitativamente

entre dos átomos.Enlace covalente no polar.$ uno de los átomos e/erce mayor atracci%n sobre los electronesde enlace que el otro.

Si la diferencia en la capacidad relativa para atraer electrones es lo bastante grande seforma un enlace i%nico.

Electrone%atividad.

'apacidad de un átomo en una molécula para atraer electrones hacia sí mismo. 'uanto

mayor sea la electronegatividad de un átomo, mayor será su capacidad para atraerelectrones.

El A es el elemento más electronegativo, el menos electronegativo es el 's =.D.

En la tabla peri%dica aumenta de derecha a izquierda y de aba/o hacia arriba.


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Como diu*ar estructuras de Leis.

as estructuras de e]is son )tiles para entender los enlaces en muchos compuestos y seutilizan con frecuencia al estudiar las propiedades de las moléculas.

Se debe seguir el procedimiento siguiente7.- Sumar los electrones de valencia de todos los átomos. !use la tabla peri%dica si esnecesario para determinar el n)mero de electrones de valencia de cada átomo$.

En el caso del ani%n, sume un electr%n al total por cada carga negativa. En el caso delcati%n, reste un electr%n por cada carga positiva. o se preocupe por determinar cuáleselectrones provienen de cuáles átomos5 lo )nico que importa es el n)mero total.

E/emplo7 M'

A%sforo del grupo por lo que tiene electrones de valencia, y cada cloro !grupo D$ tienesiete electrones de valencia. El n)mero total de electrones de la capa de valencia esentonces C!1ND$B0".

0.- Escriba los símbolos de los átomos para indicar cuáles átomos están unidos entre sí, yconéctelos con un enlace sencillo !un gui%n representa dos electrones$.

as f%rmulas químicas suelen escribirse en el orden en que los átomos se conectan en lamolécula o ion, como en M'. Si un átomo central tiene un grupo de átomos unido a él, elátomo central suele escribirse primero, como en '910- y SAH. en otros casos tal vez serequiera más informaci%n para poder dibu/ar la estructura de e]is.

E/emplo7

'l - 2 - 'l

'l

1.- 'omplete los octetos de los átomos unidos al átomo central. !recuerde, empero, que elhidr%geno s%lo puede

H H

7'l - 2 - 'l+

H H

+'l+

H


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H.- 'oloque los electrones que sobren en el átomo central, incluso si ello da lugar a más deun octeto.

E/emplo7

H H H7'l - 2 - 'l+

H H

+'l+

H

.- Si no hay suficientes electrones para que el átomo central tenga un octeto, pruebe con

enlaces m)ltiples. *tilice uno o más de los pares de electrones no compartidos de losátomos unidos al átomo central para formar dobles o triples enlaces.

E/ercicios.

.- +ibu/e la estructura de e]is del M'.

M - '

0.- +ibu/e la estructura electr%n - punto de e]is para el ion 9C.

C 9

1.- +ibu/e la estructura de e]is del ion Kr91-.

H H H

79 - Kr - 9+

H H

+9+

Car%a formal.

'uando dibu/amos una estructura de e]is estamos describiendo la forma en que loselectrones se distribuyen en una molécula !o ion$. En algunos casos es posible dibu/arvarias estructuras de e]is distintas que obedezcan la regla del octeto. &c%mo decidimos


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cuál es la más razonable( *na estrategia consiste en efectuar la TcontabilidadU de loselectrones de valencia para determinar la carga formal de cada átomo en cada estructura dele]is. a carga formal de un átomo es la carga que tendría el átomo en la molécula si todoslos átomos tuvieran la misma electronegatividad.

2ara calcular la carga formal de cualquier átomo en una estructura de e]is, asignamos loselectrones al átomo como sigue7

.- 4odos los electrones no compartidos !no enlazantes$ se asignan al átomo en el que seencuentran.

0.- Se asigna la mitad de los electrones enlazantes a cada átomo del enlace.

1.- a carga formal del átomo es igual al n)mero de electrones de valencia que tiene elátomo aislado, menos el n)mero de electrones asignados al átomo en la estructura dee]is.

E/emplo7

'

e- de valencia H

e- asignados

carga formal - =

la suma de las cargas formales es igual a la carga global del ion, -.a suma de las cargas formales de una molécula o ion siempre debe dar la carga global dela molécula o ion.

'uando hay varias estructuras de e]is posibles, la más estable será aquella en la que !$los átomos tengan las cargas formales más peque3as !0$ las cargas negativas residan en losátomos más electronegativos.

E*ercicios.

H.- Escriba estructuras de e]is y calcule las cargas formales de todos los átomos de lasmoléculas o iones siguientes.

a$ '90

H H

9 ' 9


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H H

carga formal = = =

b$ 'M1-

H

H

M - ' - M

M

Capitulo B

Este8uiometr0a+ clculos con fórmulas ! ecuaciones 8u0micas. os concentraremos en lo que le sucede a la materia cuando sufre cambios químicos.

En el siglo NG??? 8ntonio avoisier observ% que la masa total de todas las sustancias presentes después de una reacci%n química es igual a la masa total antes de la reacci%nconocida como ey de 'onservaci%n de la 6asa, es una de las leyes fundamentales delcambio químico.

avoisier afirmaba que en todas las operaciones del arte y la naturaleza, nada se crea, existeuna cantidad igual de materia tanto antes como después del experimento la misma

colecci%n de átomos están presentes antes y después de una reacci%n solo implica unreacomodo de los átomos.

Estudiaremos la naturaleza cuantitativa de las f%rmulas químicas y las reacciones químicas.Esta área de estudio se denomina estequiometría, palabra derivada del griego stoicheion!elemento$ y metron!medida$.

8spectos que implican de la estequiometría.

• 2ara medir la concentraci%n del ozono

•

+eterminar el rendimiento potencial de oro de una mina

• a evaluaci%n de diferentes procesos

• 2ara convertir carb%n en combustibles gaseosos

Ecuaciones 8u0micas.


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as reacciones químicas se representan en una forma concisa mediante ecuacionesquímicas. E/emplo cuando el M0 arde con 90 del aire para formar agua. Escribimos laecuaci%n química como sigue7

0M0 C 90 0M09

eemos

C Treacciona conU

flecha TproduceU

as sustancias de partida son Treactivos !izquierda$.

as sustancias que se producen son los TproductosU !derecha$.

os n)meros antepuestos a la f%rmula son coeficientes.+ado que en ninguna reacci%n se crean ni se destruyen átomos, una ecuaci%n química debetener n)meros iguales de cada elemento a cada lado de la flecha. Si se satisface estacondici%n, se dice que la ecuaci%n está balanceada.

0M0 C 90 0M09

H átomos de hidr%geno y 0 de oxígeno !lado izquierdo$.

0 moléculas de agua cada una constituida por 0 átomos de hidr%geno y uno de oxígeno

!lado derecho$ multiplicados por el coeficiente dan como resultado H átomos de hidr%genoy 0 de oxígeno.

unca se deben modificar los subíndices al balancear una ecuaci%n. _nicamente semodificaran los coeficientes. 8l cambiar el subíndice cambia la identidad de la sustancia.

E/emplo. M09 agua y M090 per%xido de hidr%geno.

8l cambiar el coeficiente lo )nico que cambiaremos será la cantidad no la identidad.

E/emplo. 0M09 - 0 moléculas de agua y 1M09 - 1 moléculas de agua.

E*ercicios.

.- Kalancee la ecuaci%n cuando el metano se quema en aire para producir di%xido decarbono gaseoso y vapor de agua.

'MH C 90 '90 C M09 ecuaci%n no balanceada.


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'MH C 90 '90 C 0M09 ecuaci%n balanceada.

Siempre deberá tener los coeficientes enteros más peque3os posibles.

0.- Kalancee las ecuaciones siguientes insertando los coeficientes adecuados.

a$ '0MH C 190 0'90 C 0M09

b$ 08l C "M'l 08l'l1 C 1M0

#esos formulares ! moleculares.

El peso formular de una sustancia no es más que la suma de los pesos at%micos de cada unode los átomos de su f%rmula química. E/emplo ácido sulf)rico !M0S9H$.

2.A. B 0 !uma$ C 10 uma C H !" uma$ B


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determinaremos el n)mero de átomos de carbono a partir del n)mero de moléculas de'"M09".

6oles de '"M09" moléculas de '"M09" átomos de carbono

Interconversión entre moles masa ! n7mero de part0culas.Xtomos de carbono B O=.1= mol '"M09"P O".=0 N = 01moléculasP O" átomos decarbonoP

mol '"M09" molécula

átomos de carbono B .0" N =0H

.- &'uántos átomos de oxígeno hay en7

=.0 mol de 'a!91$0

átomos de oxígeno B =.0 mol 'a!91$0 O".=0 N =01 moléculasP O" átomos de 9P

mol 'a!91$0 molécula

átomos de oxígeno B


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c$ H.= N = 00 átomos ' O molécula '"M09"P O mol de '"M09" P B

" átomos de ' ".=0 N =01 moléculas

=.= mol de '"M09".

d$ ' B " N 0 B D0

M B N 0 B 0

9 B " N " B


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Masa molar&) Es la masa en gramos de un mol de una sustancia. a masa molar !engramos$ de cualquier sustancia siempre es numéricamente igual a su peso formular !enuma$.

*na molécula de M09 pesa #.= uma5 un mol de M09 pesa #.= g.

*n ion 91- pesa "0.= uma5 un mol de 91- pesa "0.= g.

*na unidad de a'l pesa #. uma5 un mol a'l pesa #. g.

#.- 'alcule el n)mero de moles de glucosa, '"M09", que hay en .1#= g de estasustancia.

2.A. B #= uma .1#=g O mol P B =.=0


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Composición porcentual a partir de fórmulas.

Si queremos verificar la pureza del compuesto podríamos comparar la composici%ncalculada de una sustancia con la obtenida experimentalmente.

1.- 'alcule la composici%n porcentual de '0M009.!átomos del elemento$ !28$ N ==

2.A. del compuesto

>' B 0 !0 uma$ N == B H0.> >M B 00 !.= uma$ N == B ".H >

1H0 uma 1H0 uma

>9 B !" uma$ N == B .>

1H0 uma

H.- 'alcule el porcenta/e en masa de nitr%geno en 'a!91$0.

0 !H uma $ N == BD.>

"H uma

órmulas emp0ricas a partir de anlisis.

a f%rmula empírica de una sustancia indica el n)mero relativo de los átomos de cadaelemento que contienen. El concepto de mol ofrece una forma de calcular las f%rmulasempíricas de las sustancias químicas.

E/emplo. El mercurio forma un compuesto con cloro que tiene D1. en masa de mercurioy 0".> en masa de cloro. Esto implica que si tuvieramos una muestra de ==g del s%lido,contendría D1.


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a continuaci%n dividimos el n)mero más grande de moles entre el más peque3o paraobtener la relaci%n . en masa A%rmula empírica

Suponer muestra 'alcular relaci%n

+e ==g molar

:ramos de *sar pesos 6oles de cada

'ada elemento at%micos elemento

órmula molecular a partir de la fórmula emp0rica.

;ecuerde que la f%rmula que se obtiene a partir de composiciones porcentuales siempre esla f%rmula empírica. 2odemos obtener la f%rmula molecular a partir de la f%rmula empíricasi conocemos el peso molecular del compuesto. Los subíndices de la fórmula molecular deuna sustancia siempre son múltiplos enteros de los subíndices correspondientes en su fórmula empírica. 9btenemos el m)ltiplo comparando el peso formular de la f%rmulaempírica con el peso molecular.

E/emplo. Si suponemos que la f%rmula empírica del ácido asc%rbico es '1MH91, lo que nosda un peso formular de ##uma. El peso molecular determinado experimentalmente es deD" uma. 8sí pues, la molécula tiene el doble de masa !D"F## B 0$ y por tanto deberá tener el doble de átomos que los indicados en la f%rmula empírica. os subíndices de la f%rmula

empírica deberán multiplicarse por 0 para obtener la f%rmula molecular7 '"M#9".Reacciones de cominación ! descomposición.

1.$ Reacciones de cominación.

+os reactivos se combinan para formar un solo producto. 6uchos elementos reaccionanentre sí de esta manera para formar un compuesto.

8 C K '

'!s$ C 90!g$ '90!g$ 0!g$ C 1M0!g$ 0M1!g$ 0!g$ C 1M0!g$ 0M1!g$ 'a9!s$ C M09!l$ 'a!9M$0!s$

,.$ Reacciones de decomposición.

*n solo reactivo se rompe para formar dos o más sustancias. 6uchos compuestos secomportan de esta manera al calentarse.


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' 8 C K

0@'l91!s$ 0@'l!s$ C 190!g$

2b'91!s$ 2b9!s$ C '90!g$

Información cuantitativa a partir de ecuaciones alanceadas.

0M0!g$ C 90!g$ 0M09!l$

os coeficientes nos dicen que dos moléculas de M0 reaccionan con cada molécula de 90 para formar dos moléculas de M09. se sigue que los n)meros relativos de moles sonidénticos a los n)meros relativos de moléculas7

0M0!g$ C 90!g$ 0M09!l$

0 moléculas molécula 0 moléculas0!".=0 N =01 moléculas$ ".=0 N=01 moléculas 0!".=0 N =01 moléculas$

0 moles mol 0 moles

0 moles de M0 mol de 90 0 moles de M09

E*ercicios.

.- 9bten el n)mero de moles de M09 que se producen a partir de .D moles de 90. Se

calculan así7moles de M09 B O.D moles 90P O0 moles M09P B 1.H mol M09

mol de 90

".- 'alcule la masa de '90 en gramos que se producen al quemar .==g de 'HM=.

0'HM=!l$ C 190!g$ #'90!g$ C =M09!l$

gramos '90 B g 'HM= O mol 'HM=P O # moles '90 P O HHg '90 P B 1.=1g de '90

#g 'HM= 0 moles 'HM= mol '90

8sí, la secuencia es7

:ramos de reactivo moles de reactivo moles de producto gramos de producto

'alcule la cantidad de 90 consumido o de M09 producida en la reacci%n anterior.


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:ramos 90 B Og 'HM=P O mol 'HM=P O 1 mol 90 P O 10g 90 P B 1.


80/88

El reactivo que se consume por completo en una reacci%n se denomina reactivo limitante porque determina, o limita, la cantidad de producto que se forma. 8 veces llamamosreactivos en exceso a los demás reactivos.

Rendimiento teórico.

a cantidad de producto que, seg)n los cálculos, se forma cuando reacciona todo el reactivolimitante se llama rendimiento te%rico. a cantidad de producto que realmente se obtiene enuna reacci%n se denomina rendimiento real. El rendimiento real casi siempre es menor queel rendimiento te%rico. El porcenta/e de rendimiento de una reacci%n relaciona elrendimiento real con el te%rico !calculado$.

2orcenta/e de rendimiento B rendimiento real N ==

;endimiento te%rico

2or e/emplo. ?magine que está buscando formas de me/orar el proceso mediante el cual elmineral hierro que contiene Ae091 se convierte en hierro. En sus pruebas usted realiza a peque3a escala la siguiente reacci%n.

Ae091!s$ C 1'90!g$ 0Ae!s$ C 1'90!g$

Si se parte de =g de Ae091 como reactivo límitante &'uál será el rendimiento te%ricodel Ae( !b$ Si el rendimiento real de Ae en la prueba fue de #D.


81/88

2ropiedades de la materia.........................................................`.......1

ongitud y masa..............................................................................`..1

4emperatura.....................................................................................`.1

*nidades S?.....................................................................................`..H

Golumen .........................................................................................`..H

+ensidad .......................................................................................`...H

?ncertidumbre al medir.....................................................................`.H

2recisi%n y exactitud.......................................................................`..H

'ifras significativas.......................................................................`....H8nálisis dimensional........................................................................`.H

Capitulo II

-tomos mol/culas e iones

4eoría at%mica de la materia...................................................`..........<

El descubrimiento de la estructura at%mica..............................`.........<

;ayos cat%dicos y electrones....................................................`.......=

Experimento de 6illiIan.............................................................`.......=

Experimento de ;utherford.........................................................`......=

a visi%n moderna de la estructura at%mica...............................`......=

?s%topos, n)meros at%micos y n)meros de masa........................`.`

a tabla peri%dica.........................................................................``.16oléculas y f%rmulas químicas.....................................................``H

A%rmulas moleculares y empíricas...............................................``H

?ones y compuestos i%nicos.........................................................``.H


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2redicci%n de las cargas i%nicas..................................................``.D

'ompuestos i%nicos.....................................................................``.#

'ationes ......................................................................................`.`<

8niones ........................................................................................``.<

ombre y f%rmulas de ácidos.....................................................`..`..0

ombre y f%rmulas de compuestos moleculares binarios..............`...00

Capitulo 'I

Estructura electrónica de los tomos

a naturaleza ondulatoria de la luz..................................................`.01Energía cuantizada y fotones..........................................................`.0H

Efecto fotoeléctrico. ......................................................................`...0H

6odelo de Kohr.............................................................................`...0

Espectro de lineas........................................................................`....0

9rbitales y n)meros cuánticos...................................................

qumica moderna

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