MATERIAL ANEXO. Curso de Nivelación para el Examen de Ingreso a la Carrera de Medicina

04/10/2015 Facultad de Ciencias Médicas MATERIAL ANEXO Curso de Nivelación para el Examen de Ingreso a la Carrera de Medicina 2016 Dra. Evangelina

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04/10/2015

Facultad de Ciencias Médicas

MATERIAL ANEXO Curso de Nivelación para el Examen de Ingreso a la Carrera de Medicina 2016

Dra. Evangelina González Dra. Susana Pettinicchi Lic. Ricardo Mignone Lic. Héctor Tevez

Química

Contenidos Materia y energía. Propiedades de la materia. Estados de agregación de la materia. Cambios de estado. Clasificación de los sistemas materiales. Métodos de separación y fraccionamiento. Sustancias y mezclas. Clasificación de las sustancias puras.

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QUÍMICA

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QUÍMICA Y VIDA La Química, del egipcio Chemi o Kimi, es la ciencia que se dedica al estudio de la estructura, las propiedades, la composición y la transformación de la materia La química es parte de nuestras vidas ya que está presente en todos los aspectos fundamentales de nuestra cotidianidad.

Química

LA QUÍMICA ES TODO LO QUE NOS RODEA

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QUÍMICA

CLASIFICACION

Orgánica

Fisicoquímica

Analítica

Bioquímica

Neuroquímica

Química

Inorgánica

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QUÍMICA

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CONCEPTOS FUNDAMENTALES

Materia

La materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio.

La masa es la medida de la cantidad de materia contenida en una muestra de cualquier material. Mientras más masa tenga un objeto, más fuerza se requerirá para ponerlo en movimiento. Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

QUÍMICA

Materia

ESTADOS DE AGREGACIÓN

Sólido Estado de la materia

Volumen/Forma

Gas

Adopta el volumen y la forma de su contenedor

Líquido

Sólido

Líquido

Gas Compresibilidad

Movimiento de moléculas

Baja

Muy compresibles

Movimiento muy libre

Tiene un volumen definido pero adopta la forma de su contenedor

Alta

Solo ligeramente compresibles

Se deslizan entre sí libremente

Tiene volumen y forma definida

Alta

Virtualmente Incompresibles

Vibran en torno a formas definidas

Densidad

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QUÍMICA

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Materia

CAMBIOS DE ESTADOS

Punto de fusión (Pf), temperatura donde la sustancia se transforma de sólido a líquido Punto de ebullicion (Peb), temperatura donde la sustancia se transforma de liquido a gas Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

QUÍMICA

ENERGIA

Energia

La energía se define como la capacidad de realizar trabajo o transferir calor.

La unidad de energía y trabajo en el SI es el joule (J). El joule es una cantidad pequeña de energía, por lo que los científicos suelen usar el kilojoule (kj), que equivale a 1000 joule.

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QUÍMICA

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ENERGIA: clasificación La energía puede transformarse de unas formas en otras o transfiere de unos cuerpos a otros pero, en conjunto, permanece constante. Algunas formas son:

Energia

ENERGIA

MECANICA Movimiento: cinética Posición: potencial

ELECTROMAGNETICA Luz, las ondas de radio, y TV, las microondas, etc.

TERMICA

ELECTRICA

Movimiento de átomos o moléculas de un cuerpo. La temperatura es la medida de esta energía

Pila o una batería de un coche.

QUIMICA Se desprende o absorbe de las reacciones químicas

NUCLEAR Procesos de fisión o de fusión nuclear

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QUÍMICA

SISTEMAS MATERIALES La materia nos rodea…cómo estudiarla

Un sistema material es una porción del universo que se aísla, real o imaginariamente, para su estudio.

Materia

Medio ambiente Sistema material Universo Todas las propiedades mensurables de la materia corresponden a una de dos categorías adicionales: propiedades extensivas : SI dependen de la cantidad de materia propiedades intensivas: NO dependen de la cantidad de materia Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

QUÍMICA

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CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS MATERIALES: intercambio de materia y energía

Materia

SISTEMAS MATERIALES

ABIERTOS

CERRADOS

AISLADOS

Intercambian materia y energía

Solo intercambio de energía

No hay ningún intercambio

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QUÍMICA

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS MATERIALES: según propiedades intensivas

Materia

SISTEMAS MATERIALES

HOMOGENEOS

HETEROGENEOS

INHOMOGENEOS

Propiedades intensivas constantes

Propiedades intensivas variables

Propiedades intensivas que varían gradualmente

Están formados por una fase

Están formados por más de una fase

Interfases imprecisas

Cada parte de un sistema que se puede diferenciar del resto por sus propiedades características distintas, se llama fase. Cada sustancia que forma parte de un sistema material se llama componente. Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

QUÍMICA

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MÉTODOS DE SEPARACIÓN SISTEMAS HETEROGENEOS Decantación

Sedimentación

Materia

Filtración

Centrifugación

Flotación

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QUÍMICA

MÉTODOS DE SEPARACIÓN SISTEMAS HOMOGENEOS

Materia

Destilación

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Cromatografía

QUÍMICA

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Materia

CLASIFICACIÓN DE LAS SUSTANCIAS

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QUÍMICA

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Actividades 1. Los puntos de fusión normales del mercurio y del etanol son -39°C y -117°C respectivamente y ambos son líquidos a temperatura y presión ambientes. ¿Cuál/es de las afirmaciones siguientes es/son correcta/s? a) "A -37°C el etanol y el mercurio son gases." b) "A -100°C ambas sustancias son sólidas." c) "A -113°C el etanol es líquido y el mercurio es sólido." d) "A -30°C el etanol es sólido y el mercurio es líquido." e) Ninguna proposición es válida 2. ¿Cuáles de las afirmaciones siguientes son correctas? Justificar. a) "Un sistema formado por azúcar y agua puede ser homogéneo o heterogéneo, dependiendo de la temperatura a la cual se encuentre." b) "Un sistema formado por varias sustancias diferentes siempre tendrá más de una fase". c) "Un sistema formado por dos trozos de hielo en agua tiene un componente y dos fases." d) "Son propiedades intensivas de un sistema: su punto de fusión, su densidad, su punto de ebullición y su volumen." 3. Clasifica cada una de las siguientes sustancias puras en elementos o compuestos. Justifica la respuesta. a) bicarbonato sódico b) oxígeno c) hielo d) papel de aluminio 4. Clasifica cada una de las siguientes mezclas en homogéneas o heterogéneas. Justifica la respuesta: a) chocolate con leche b) yogur con moras c) magdalena con arándanos d) detergente líquido 5. Clasifica la materia de los siguientes apartados en sustancia pura (elemento o compuesto) y mezcla (homogénea o heterogénea). Justifica la respuesta, a) sopa de pollo con fideos

b) carbono en una raqueta de tenis c) sal d) agua con una rodaja de limón 6. Clasifica la materia de los siguientes apartados en sustancia pura (elemento o compuesto) y mezcla (homogénea o heterogénea). Justifica la respuesta, a) agua de mar b) sándwich de jamón y queso c) yodo (I2) d) gas propano (C3H8) 7. Clasifica como elemento, compuesto o mezcla: a) carbono de los lápices b) dióxido de carbono (CO2) que exhalamos c) zumo de naranja d) gas neón de las luces e) aceite y vinagre en la ensalada 8. Clasifica como mezclas homogéneas o heterogéneas: a) copa de helado con frutas y nata h aceite vegetal b) mostaza c) agua y arena 9. Identifica si los siguientes diagramas son de un elemento, de un compuesto o de una mezcla

10. Se preparó una mezcla con 50 mL de agua, 30 mL de alcohol y 20 g de arena. El agua y el alcohol formaron una solución, mientras que la arena no se disolvió. Indica: número de fases, estado de agregación de cada fase y número e identidad de componentes presentes en cada fase. 11. ¿Cuál/es de las afirmaciones siguientes es/son correcta/s? Justificar. a) "La sal de mesa y el vino son sustancias simples" b) "El agua H2O es una sustancia simple."

c) "El oxígeno O2 es una sustancia compuesta" d) "El aire es una mezcla homogénea de gases." 12. Clasificar los sistemas siguientes en sustancias simples, sustancias compuestas (o compuestos), mezclas heterogéneas o soluciones: a) Bromo, Br2 b) ozono, O3 c) sal disuelta en agua d) óxido de potasio K2O e) hierro, Fe f) gas natural g) agua y alcohol

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Química

Contenidos Estructura atómica. Partículas fundamentales. Modelos atómicos. Número atómico y número másico. Isótopos. Orbitales atómicos. Números cuánticos. Configuración electrónica

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QUÍMICA

MODELOS ATÓMICOS

El átomo

¿Qué es un modelo atómico?

Un modelo atómico es una representación estructural de un átomo, que trata de explicar su comportamiento y propiedades.

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QUÍMICA

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Modelos atómicos

Los átomos según Demócrito

El átomo

Filósofo griego ,se interrogó sobre la divisibilidad de la materia.

Demócrito teorizó que los átomos eran específicos al material que los formaban. Ya que ha simple vista la materia se puede dividir Llegando a la conclusión que la materia estaba formada por partículas pequeñas A estas partículas le denominó Átomo (partícula indivisible) Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

QUÍMICA

El átomo

Teoría atómica de Dalton (1808) La teoría atómica de Dalton, pueden resumirse como sigue: 1. Los elementos están formados por partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos. 2. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos, tienen igual tamaño, masa y propiedades químicas. Los átomos de un elemento son diferentes a los átomos de todos los demás elementos. 3. Los compuestos están formados por átomos de más de un elemento. En cualquier compuesto, la relación del número de átomos entre dos de los elementos presentes siempre es un número entero o una fracción sencilla.

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QUÍMICA

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Modelos atómicos Año

El átomo

1808

1897

1911

1913

Científico

Descubrimiento Durante el siglo XVIII y principios del XIX algunos científicos habían John Dalton investigado distintos aspectos de las reacciones químicas, obteniendo las llamadas leyes clásicas de la Química. Demostró que dentro de los Joseph J. átomos hay unas partículas Thomson diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que se llamó electrones. Demostró que los átomos no eran Ernest macizos, como se creía, sino que Rutherford están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo. Espectros atómicos discontinuos Niels Bohr originados por la radiación emitida por los átomos excitados de los elementos en estado gaseoso.

Modelo Atómico 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. De este descubrimiento dedujo que el átomo debía de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones. Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente. Propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos.

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QUÍMICA

Modelos atómicos

El átomo

Modelo atómico de Schrödinger 1926

Describe a los electrones como una función de onda. La zona de probabilidad de encontrar un electrón se llama orbital. De la resolución de la ecuación de Schrödinger se obtienen los cuatro números cuánticos que permiten describir la distribución electrónica de los átomos

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El átomo

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Modelos atómicos

El átomo

¿Qué es el átomo? Es la mínima porción representativa de un elemento químico. Antiguamente se pensaba que era indivisible, pero hoy en día se sabe que es divisible en diversos procesos. Consta de 2 partes: núcleo atómico y zona extranuclear.

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Núcleo atómico  Protones (p+)  Neutrones (n0)

Zona extranuclear  Electrones (e-)

QUÍMICA

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Modelos atómicos

Observaciones importantes

El átomo

 El núcleo concentra casi toda la masa del átomo y es de carga positiva debido a la presencia de los protones.  Se le llama átomo neutro cuando la carga eléctrica total o neta es cero y se cumple que: n p+ = n e - = Z  El neutrón no tiene carga eléctrica, por lo tanto se le denomina partícula neutra.  Al protón, neutrón y electrón se les denomina partículas subatómicas fundamentales.  Todas las partículas subatómicas son iguales para cualquier elemento químico. La zona extranuclear determina el volumen del átomo pero es casi vacía Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

QUÍMICA

Números cuánticos • Principal (n): Corresponde al número del nivel energético, varían teóricamente entre 1 e infinito, pero solo se conocen átomos que tengan hasta 7 niveles energéticos.

• Secundario o Azimutal (l)

El átomo

Indica la forma de los orbitales y el subnivel de energía en el que se encuentra el electrón. Puede tomar valores desde l= 0, 1, 2, 3, 4, 5, ... hasta n-1

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QUÍMICA

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Número cuántico magnético (m): Indica la orientación espacial del subnivel de energía, Para cierto valor de l existen (2 l + 1) valores enteros de ml, como sigue:

El átomo

ml = -l,..., 0,..., l Si l = 0, entonces ml = 0. Si l = 1, entonces existen [(2 × 1) + 1], o tres valores de ml, es decir, –1, 0 y 1. Si l = 2, hay [(2 × 2) + 1], o cinco valores de ml, es decir, –2, –1, 0, 1 y 2.

Número cuántico de espín (s): Indica el sentido de giro del campo magnético que produce el electrón al girar sobre su eje. Toma valores +½ y -½

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QUÍMICA

Relación entre números cuánticos y orbitales atómicos

Cada orbital tiene como máximo dos electrones… Orbital

Numero máximo de electrones

s

2

p

6

d

10

f

14

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RESUMEN Resumiendo El nivel está definido por el número cuántico principal (n).

Números cuánticos

El subnivel está definido por n y el número cuántico azimutal (l). El orbital está definido por n, l y el número cuántico magnético (m). El electrón está definido por n, l, m y el número cuántico del spin (s). PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN DE PAULI Dos electrones NO pueden tener los mismos números cuánticos. En un orbital no puede haber más de dos electrones y ellos deben tener sus spines opuestos. REGLA DE HUND O DE MÁXIMA MULTIPLICIDAD Los electrones ocupan primer los orbitales de menor energía (más cercanos al núcleo). Cuando los electrones ocupan un subnivel que tienen varios orbitales, lo hacen de forma tal que todos los orbitales posean un electrón con spins paralelos antes que se produzca el apareamiento entre ellos.

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CONCEPTOS PREVIOS

Configuración electrónica

Ubicación de los electrones en los distintos niveles (con subniveles y orbitales) de un determinado átomo. Conocer cuántos electrones exteriores (en el último nivel de energía) tiene un átomo, permite deducir sus propiedades químicas.

ORBITAL Es una región donde existe la mayor probabilidad de encontrar al electrón En cada orbital sólo puede haber hasta dos electrones. Para representar gráficamente un orbital se emplea para representar el electrón

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y una flecha ( o )

QUÍMICA

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Configuración electrónica Ubicación de los electrones en los distintos niveles (con subniveles y orbitales) de un determinado átomo Para determinar la configuración electrónica de un elemento hay que saber cuántos electrones debemos acomodar y distribuir en los subniveles

El átomo

El número atómico (Z) es la cantidad de protones y por lo tanto de electrones que hay en el núcleo de un átomo. Todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número atómico, y por lo tanto, también la misma cantidad de electrones El numero atómico se encuentra en la tabla periódica de los elementos El número de masa (A) o masa atómica es el número total de neutrones y protones presentes en el núcleo de un átomo de un elemento

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PRINCIPIOS

Configuración electrónica

Principio de Construcción (Aufbau) Este principio establece que los electrones se distribuyen en los subniveles, en orden creciente a su energía relativa (E.R) Aufbau = palabra alemana : que significa construcción progresiva

ER  n 

Regla del Serrucho (Regla de Moller) La aplicación del Principio de Aufbau da origen a una regla nemotécnica para determinar la configuración electrónica de los átomos.

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QUÍMICA

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Ejemplo ¿Cuál es la configuración electrónica del Potasio? Z= 19 entonces: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 Los electrones del ultimo nivel energético se denominan electrones de valencia

Escriba la configuración electrónica del elemento oxigeno e indique el numero de Electrones de valencia

Z= 8 entonces: 1s2 2s2 2p4

El oxigeno tiene seis electrones de valencia

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Respuesta Al: 1s22s22p63s23p1. B: 1s2 2s22p1. F: 1s2 2s2 2p5

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Actividades 1. Considerando la teoría atómica de Dalton, .cuales de las siguientes afirmaciones son ciertas? a) Los átomos de un elemento son idénticos a los átomos de los demás elementos, b)Todos los elementos están hechos de átomos, c) Los átomos de dos elementos diferentes se combinan para formar compuestos, d) En una reacción química, algunos átomos desaparecen y se forman nuevos átomos 2. Relaciona cada uno de los siguientes términos con las descripciones que se dan en los apartados a-e: 1. protones 2. neutrones 3. electrones a) masa atómica b) número atómico c) carga positiva d) carga negativa e) número másico-número atómico. 3. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. a) El protón es una partícula cargada negativamente. b) El neutrón es 2000 veces más pesado que el protón. c) La unidad de masa atómica está basada en el átomo de carbono, que tiene 6 protones y 6 neutrones, d) El núcleo es la parte más grande del átomo. e) Los electrones se encuentran fuera del núcleo. 4. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. a. neutrón es eléctricamente neutro. b. La masa del átomo es fundamentalmente la masa de los protones y los neutrones. c. La carga del electrón es igual a la del neutrón, pero de signo opuesto. d. Protón y electrón tienen masas semejantes. e. El número másico es el número de protones 5. Escribe el nombre y el símbolo de los elementos con los siguientes números atómicos: a) 3

b) 9

c) 20

d) 33

e) 50

f)55

g) 79

h) 8

6. Escribe el nombre y el símbolo de los elementos con los siguientes números atómicos:

a) 1

b) 11

c) 20

d) 26

e) 35

f)47

g) 83

h)92

7. Para los siguientes átomos, indica el número de protones, neutrones y electrones:

8. Completa la tabla siguiente: Nombre

Símbolo

N0 protones

N0 neutrones

30

40

N0 protones

14

9. Escriba la configuración electrónica del fosforo, calcio, nitrógeno e indique los electrones de valencia. 10. Identifique el elemento específico que corresponde a cada una de las siguientes configuraciones electrónicas: a) 1s2 2s2

b) 1s2 2s2 2p4

c) 1s1

11. A continuación se muestra parte de los diagramas de orbital que representan las configuraciones electrónicas de ciertos elementos en su estado fundamental. ¿Cuál de estos diagramas viola el principio de exclusión de Pauli? ¿Cuál viola la regla de Hund?

12. Complete la siguiente tabla:

Tabla Periodica

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Contenidos Tabla periódica y enlace químico. Tabla periódica. Propiedades periódicas. Uniones interatómicos: iónico y covalente. Teoría del octeto. Estructura de Lewis. Electronegatividad y polaridad de enlace. Fuerzas intermoleculares

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Tabla Periódica

TABLA PERIÓDICA Y PROPIEDADES PERIÓDICAS

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QUÍMICA

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Los átomos de todos los elementos químicos naturales y sintéticos que existen se encuentran organizados en una tabla conocida como Tabla Periódica. En la misma, los elementos siguen un orden de números enteros que corresponde al número atómico que cada uno de ellos contiene.

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QUÍMICA

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QUÍMICA

Tabla Periódica

Tabla Periódica

18/09/2015

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Tabla periódica

18/09/2015

QUÍMICA

Tabla periódica

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QUÍMICA

3

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Tabla periódica

La Tabla Periódica esta organizada en periodos (filas) y grupos o familias (columnas) PERIODOS Filas horizontales. Cada periodo se numera y va desde el 1 al 7. Corresponden a los nniveles energéticos o sea al número cuántico “n”

GRUPOS Filas verticales. Son 18. Los elementos de un mismo grupo tienen disposición similar de sus electrones externos

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QUÍMICA

CLASIFICACIÓN POR BLOQUES Orbital donde se encuentra el último electrón Representativos

Tabla periódica

De Transición

De Transición Interna

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QUÍMICA

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Tabla periódica

Metales, no metales y metaloides

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QUÍMICA

Tabla periódica

Grupos con nombres especiales

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METALES

Tabla periódica

Buenos conductores electricidad

NO METALES de

la Malos conductores electricidad.

de

la

Buenos conductores del calor.

Malos conductores del calor.

Brillantes.

No reflejan la luz como los metales, no tienen brillo metálico.

Maleables, se convierten con Frágiles, se rompen con facilidad facilidad en láminas muy finas. Dúctiles, se transforman facilidad en hilos finos.

con Son poco resistentes y se desgastan con facilidad.

Tienen altos puntos de fusión y de Su superficie no es tan lisa como en ebullición. los metales. Algunos tienen propiedades No son atraídos por los imanes. magnéticas: son atraídos por los imanes Pueden formar aleaciones cuando se mezclan diferentes metales. Las aleaciones suman Tienen tendencia a formar iones Tienen tendencia a formar iones positivos. negativos.

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QUÍMICA

PROPIEDADES PERIÓDICAS Son propiedades que presentan los elementos químicos y que se repiten secuencialmente en la tabla periódica.

Tabla periódica

Principales propiedades periódicas Radio atómico

Potencial de ionización

Electronegatividad

Afinidad electrónica

Carácter metálico

Carácter oxidante o reductor

Todas las propiedades periódicas dependen de algún modo de la carga nuclear efectiva (Zef) y de la distancia del electrón al núcleo Zef: es una medida de la atracción que el núcleo ejerce sobre los electrones es la carga que realmente siente el electrón como consecuencia de la presencia de electrones más internos y por tanto de su efecto apantallante sobre la carga real del núcleo Z

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PROPIEDADES PERIÓDICAS RADIO ATÓMICO

Tabla periódica

Se define como radio atómico a la mitad de la distancia que existe entre los centros de dos átomos que están en contacto. Al descender en un grupo los electrones se encuentran en niveles energéticos mas elevados

Al desplazarnos en un periodo aumenta la carga positiva en el núcleo y se incrementa la atracción de los electrones

Tabla periódica

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Disminuye al descender en un grupo, porque disminuye la atracción nuclear dado que los electrones estan mas lejos Aumenta de izquierda a derecha, porque aumenta la carga positiva nuclear

QUÍMICA

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PROPIEDADES PERIÓDICAS

AFINIDAD ELECTRÓNICA

Tabla periódica

Es el cambio de energía que se desprende cuando un átomo gaseoso en su estado fundamental capta un electrón transformándose en un ion negativo. Se denomina «afinidad electrónica» porque mide la atracción, o afinidad, del átomo por el electrón añadido

ELECTRONEGATIVIDAD Es la tendencia que tiene un átomo a atraer los electrones de un enlace, es una medida relativa. Se emplea una escala propuesta por Pauling que considera al Cs como elemento de menor electronegatividad con un valor igual a 0,7 y al F como el más electronegativo con un valor de 4.

Enlace Químico

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QUÍMICA

Enlace Químico

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Enlace Químico

La mayoría de los elementos químicos se se encuentran combinados con otros átomos . Solo los gases nobles (Grupo VIIIA) no se combinan con otros atomos Los gases nobles son electronicamente estables!!!

Hay excepciones a esta regla de un gran número de sustancias, en las que no ahondaremos.

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QUÍMICA

¿Cómo hacen los átomos para alcanzar esa configuración electrónica estable? Cediendo electrones

Enlace Químico

Enlace iónico se da entre elementos de electronegatividades muy diferentes (metales y no metales)

Compartiendo electrones

Enlace covalente se da entre elementos de electronegatividades similares (no metales)

En los metales el enlace que se establece se denomina metálico

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QUÍMICA

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Enlace Químico

Estructura de Lewis electrón punto Cuando los átomos interactúan para formar un enlace químico, sólo entran en contacto sus regiones más externas, los electrones de valencia de los átomos. Para reconocer los electrones de valencia y asegurarse de que el número total de electrones no cambia en una reacción química, los químicos utilizan el sistema de puntos desarrollado por Lewis. Un símbolo de electron-punto de Lewis consta del símbolo del elemento y un punto por cada electrón de valencia de un átomo del elemento.

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QUÍMICA

Enlace Químico

Enlace iónico Ejemplo: formación de cloruro de potasio POTASIO (K), Z = 19 (metal)

CLORO (Cl), Z=17 (no metal)

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

K + Cl  K+  Cl Iones El enlace iónico se da entre elementos con una gran diferencia de electronegatividad . Grupos 1 y 2 A con 3,4,5,6 y 7A

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Enlace Químico

18/09/2015

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Enlace covalente

Enlace Químico

Cumplen la regla de octeto es compartiendo electrones. Cada par de electrones que se comparten es un enlace.

Ejemplo: formación de sulfuro de hidrogeno HIDROGENO (H), Z = 1; 1s1 El Hidrógeno (Z=1), por su cercanía, tenderá a tener la estructura electrónica del He (Z=2) AZUFRE (Cl), Z=16;

1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

el azufre buscará la estructura electrónica

H  He S  Ar

del argón

H S H  H-S-H Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

QUÍMICA

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Polaridad en moléculas covalentes. Momento dipolar Enlaces Covalentes

Enlace Químico

Apolares Los electrones compartidos son igualmente atraídos por ambos núcleos, la molécula resultante no presenta distribución apreciable de cargas.

Polares Los electrones de enlace son atraídos de modo diferente por los dos núcleos, la molécula presenta una zona de carga negativa y una zona cargada positivamente sobre el otro. Se forma, entonces, un dipolo

Elementos iguales, o con la misma electronegatividad Mapa de potencial electrostático QUÍMICA

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Enlace Químico

Diferencia de electronegatividad y tipos de enlace

Diferencia de electronegatividad

Tipo de enlace

0

0.4

Covalente no polar

Covalente polar

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1.8

3.3 Iónico

QUÍMICA

12

Enlace Químico

18/09/2015

Qué un compuesto sea iónico o covalente… ¿influye sobre las propiedades físicas que presentan?

Los compuestos iónicos y covalentes exhiben marcadas diferencias en sus propiedades físicas generales debido a que sus enlaces son de distinta naturaleza.

Además del enlace químico existen otras fuerzas de atracción que operan entre las moléculas y se llaman fuerzas intermoleculares. Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

QUÍMICA

Fuerzas intermoleculares

Enlace Químico

Interacciones dipolo-dipolo y puente hidrógeno Las interacciones puente hidrógeno son las fuerzas intermoleculares más intensas que se establecen entre moléculas covalentes polares, lo que es un factor determinante en la formación y estructura de moléculas con función biológica, como las proteínas o el ADN

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QUÍMICA

13

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Fuerzas intermoleculares Fuerzas de dispersión

Enlace Químico

Se da en compuestos covalentes apolares, son fuerzas de atracción muy débiles

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QUÍMICA

Enlace Químico

Compuestos covalentes vs compuestos iónicos COMPUESTOS Liquidos y gases COVALENTES

COMPUESTOS IONICOS Son buenos conductores de electricidad en liquidos

No conducen electricidad

Punto de fusión ebullición elevados

Punto de fusion ebullicion bajos

y

Solidos cristalinos

Liquidos y gases

Solubles en solventes polares

Solubles en solventes apolares

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la

y

QUÍMICA

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Actividades 1. Escribe el símbolo del elemento que tiene: a) el radio atómico más grande del grupo 1A b) el radio atómico más grande del periodo 4 c) el metal alcalino con mayor energía de ionización d) la menor energía de ionización del grupo 2 2. Escribe el símbolo, número de grupo y distribución electrónica por niveles energéticos de: a) nitrógeno b) sodio c) azufre d) boro 3. Indica cuál de los elementos Na, P, Cl o F: a) Es un metal. b) Tiene mayor radio atómico, c) Tiene mayor energía de ionización, d) Pierde más fácilmente un electrón. e) Está en el grupo 7A (17), periodo 3. 4. Indica cuál de los elementos Mg, Ca, Br o K: a) Es un gas noble. b) Tiene menor radio atómico, c) Tiene menor energía de ionización, d) Necesita más energía para ceder un electrón, e) Está en el grupo 2A, periodo 4. 5. Ordenar los átomos de los elementos siguientes según su electronegatividad. a) Br, F, I y Cl en sentido creciente b) Si, Mg, S y P en sentido decreciente. c) Al, O, K y C en sentido creciente. 6. Indicar a cuál período y a cuál grupo pertenecen los elementos siguientes: a) Z = 20 b) Z = 35

7. Dando el siguiente esquema de la Tabla Periódica en forma genérica, en la que las letras no representan los símbolos de los elementos, encuadre la letra V si la proposición es verdadera y la F si es falsa:

a) A y B son elementos no metálicos b) N y E son elementos representativos c) Z pertenece al quinto período d) La electronegatividad de L es menor que la de N e) C es un elemento del segundo grupo f) Los elementos A, D, E, F y G pertenecen al primer período 8. Los elementos con símbolos genéricos V, W, X, Y y Z responden a las siguientes características: V: configuración electrónica 1s22s22p63s23p64s1 W: pertenece al 2do período grupo III A. X: Z= 54 Y: configuración electrónica 1s22s22p63s23p5 Z: es un alcalino térreo del cuarto período. Ordene V, W, Y y Z según el orden creciente de electronegatividad. 9. Escribe el símbolo y el nombre del elemento químico que se encuentra en el siguiente grupo y periodo de la tabla periódica: a) grupo 2A, periodo 3 b) grupo 7A, periodo 4 c) grupo 13, periodo 3 d) grupo 16, periodo 2 10. Escribe el nombre y número de periodo de los siguientes elementos: a) potasio

b) fósforo

d) carbono

e) neón

11. Indica el número de grupo de cada uno de los siguientes elementos de la tabla periódica: a) bromo

b) argón

c) potasio

d) estroncio

12. Los siguientes elementos traza han demostrado ser cruciales en el funci)onamiento del cuerpo humano. Indica si se trata de metales o de no metales. a) zinc

b) cobalto

c) manganeso

d) yodo

e) cobre

f) selenio

13. ¿En qué grupo y periodo de la tabla periódica se encuentra un elemento cuyo Z es 33? 14. ¿En qué grupo y periodo se encuentra el elemento de símbolo químico Fe? 15. ¿Cuál es el número de electrones de valencia del elemento que se encuentra en el periodo 2 grupo VIIIA? 16. ¿Cuántos electrones, protones y neutrones tiene un elemento que se encuentra en el grupo VIIIA y período 4? 17. ¿Cuántos electrones tiene en su último nivel cualquier elemento que pertenezca al grupo VIIA? 18. Los átomos de un elemento tienen 4 electrones en total. ¿En qué grupo y período se encuentra ese elemento? 19. ¿Cuál es el número atómico de un elemento que se halla en el grupo VIIA, período 4? 20. Un elemento representativo X tiene un Z = 12 y otro elemento Y tiene un Z = 20, ¿pertenecen al mismo grupo? 21. Un elemento X tiene un Z = 11 y otro elemento Y un Z = 17. ¿Pertenecen al mismo período? 22. ¿En qué grupo se encuentran los elementos que tienen 5 electrones en su último nivel? 23. ¿Cuántos protones tienen los átomos de un elemento que se ubica en grupo VIA período 4? 24. El Z de un elemento X es 16 ¿Cuál es el Z de otro elemento Y que se encuentra en el mismo grupo inmediatamente debajo de X? 25. ¿En qué grupo y período se ubica un elemento cuyos átomos tienen 18 protones? Diga cuál es su número de neutrones. 26. Determina el número de electrones que deben perder los átomos de los siguientes elementos para alcanzar una configuración electrónica de tipo gas noble: a) Li

b) Mg

c) Al

d) Cs

e) Ba

27. Determina el número de electrones que deben ganar los átomos de los siguientes elementos para alcanzar una configuración electrónica de tipo gas noble: a) Cl

b) O

c) N

d) P

e) I

28. Escribe el símbolo de los iones que tienen los siguientes números de protones y de electrones: a) 3 protones, 2 electrones

b) 9 protones, 10 electrones

c) 12 protones, 10 electrones

d) 26 protones, 23 electrones

e) 30 protones, 28 electrones 29. ¿Cuántos protones y electrones hay en los siguientes iones? a) O22-

b) K+

c) Br-

d) S2-

e)Sr2+

30. Escribe el símbolo de los iones de los siguientes elementos: a) cloro

b) potasio

c) oxígeno

d) aluminio

31. ¿Cuáles de los siguientes elementos forman compuestos iónicos al reaccionar entre sí? Escriba las estructuras de Lewis correspondiente. a) litio y cloro

b) oxígeno y cloro

d) sodio y neón

e) sodio y magnesio

c) potasio y oxígeno

32. ¿Cuáles de los siguientes elementos forman compuestos iónicos al reaccionar entre sí? Escriba las estructuras de Lewis correspondiente. a) helio y oxígeno

b) magnesio y cloro

d) potasio y azufre

e) sodio y potasio

c) doro y bromo

33. Escribir los símbolos de Lewis de los átomos siguientes: Na, C, He, Si, Ne, Ca, K, N, Br, S, Mg, O, P y F. 34. Con los símbolos de puntos de Lewis muestre la transferencia de electrones entre los siguientes átomos para formar cationes y aniones: a) Na y F, b) K y S, c) Ba y O, y d) Al y N.

Nomenclatura

18/09/2015

Contenidos Formulación y nomenclatura de compuestos inorgánicos. Compuestos binarios, ternarios y cuaternarios. Compuestos inorgánicos: Óxidos. Halogenuros. Hidróxidos. Ácidos. Sales.

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QUÍMICA

Nomenclatura

Formulación y nomenclatura de compuestos inorgánicos. Tanto para formular como para nombrar se ha utilizado tradicionalmente dos concepto: • valencia: capacidad que tiene un átomo de un elemento para combinarse con los átomos de otros elementos y formar compuestos. • número de oxidación diferencia entre el número de electrones que un átomo neutro tiene en su último nivel energético y el número de electrones que tendría en un enlace químico, Los nox de los elementos se encuentran tabulados en el reverso de cualquier Tabla Periódica Una vez conocidos los nox hay que tener en cuenta siempre que la suma de los nox de todos los átomos en una molécula neutra es cero

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18/09/2015

NOMENCLATURA: clasificación de compuestos inorgánicos

Compuestos Inorgánicos

Nomenclatura

Binarios

Ternarios

Cuaternarios

Con oxigeno

Hidróxidos

Sales acidas

óxidos

Oxoácidos

Sales básicas

peróxidos

Sales neutras

superóxidos Con hidrogeno

Sales Binarias

Hidruros metálicos Hidruros no metálicos Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

QUÍMICA

NOMENCLATURA: Formulación de compuestos binarios

Compuestos Inorgánicos Binarios

Nomenclatura

Óxidos Básicos Metal + Oxigeno Me2Ox (x = nro oxidación metal)

Ácidos No Metal + Oxigeno NoMe2Ox (x = nro oxidación no metal)

Peróxidos Metal (IA y IIA) + O22Me2O2n

Superóxidos Metal (IA y IIA) + O2MeO2n

Hidruros

Sales Binarias

Metálicos Metal + Hidrogeno MeHx

Metal + No Metal MeNoMex

(x = nro oxidación metal)

(x = menor nro oxidación no metal) elementos de los grupos VIA y VIIA

No Metálicos No Metal + Hidrogeno HxNoMe (x = nro oxidación no metal)

Hidruros no metálicos elementos de los grupos VIA y VIIA

HxNoMe(ac)

(x = menor nro oxidación no metal)

Pueden ser Hidrácidos en solución acuosa o gases

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2

18/09/2015

Formulación y nomenclatura de compuestos inorgánicos.

Nomenclatura

Prefijos y sufijos de la nomenclatura tradicional

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NOMENCLATURA: como nombrar compuestos

Compuestos Inorgánicos Binarios

Nomenclatura

Óxidos Stock: «óxido» + nombre del elemento (nº ox del metal en nros romanos entre paréntesis en caso de más de un n° de ox) Sistemática: prefijo «óxido» + prefijo-metal Tradicional: «óxido» de metal (un solo nº ox) «óxido» + metal - OSO (menor nº de ox) «óxido» + metal - ICO (mayor nº de ox)

Peróxidos

«peróxido» de …metal

Superóxidos

«superoxido» de… metal

Hidruros Metálicos metálicos

y

Sales Binarias no

Stock: «Hidruro» + nombre del metal (nº ox del metal en nros romanos entre paréntesis en caso de más de un n° de ox) Sistemática: Prefijo Hidruro + prefijo - nombre del metal Tradicional: “Hidruro” de metal (Un solo numero ox) “Hidruro” + metal + OSO (menor nº de ox) “Hidruro” + metal + ICO (mayor nº de ox)

Stock: no metal + «uro» y metal (nº ox. del metal en nros romanos entre paréntesis en caso de más de un n° de ox) Tradicional : no metal + «uro» de … metal (un solo nro ox) no metal + «uro» y metal + OSO (menor nº de ox) no metal + uro y metal + ICO (mayor nº de ox)

Hidruros no metálicos (Grupos VIA y VIIA) Hidrácidos (en agua): «Ácido» + no metal + «hídrico» Gases: No metal + «uro» de hidrogeno

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18/09/2015

NOMENCLATURA: Formulación de compuestos ternarios

Compuestos Inorgánicos Ternarios

Nomenclatura

Hidróxidos

Oxosales Neutras

Oxido básico + agua Metal + Oxhidrilo Me(OH)x

Hidróxido + oxoácido Metal + No Metal + Oxigeno Mex(NoMeOy)z

(x = nro oxidación metal)

(x = nro hidrógenos reemplazados en el oxácido) (z= nro ox del metal)

Oxoácidos

Sales Binarias Acidas

Oxido ácido + agua Hidrogeno No metal Oxigeno HxNoMeOy

Hidróxido + oxoácido Metal Hidrogeno No metal Me(HNoMeOy)z (z= nro ox del metal) Solo para no metales del grupo VIA

(x = 2 para no metal con nro ox par) (x = 1 para no metal con nro ox impar) y= (nro ox no metal + x)/2

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QUÍMICA

NOMENCLATURA: como nombrar compuestos

Compuestos Inorgánicos Ternarios

Nomenclatura

Hidróxidos Stock: «Hidróxido» + metal (nº ox del metal en nros romanos entre paréntesis en caso de más de uno) Sistemática: Prefijo - Hidróxido + metal Tradicional: Hidroxido de … metal (un solo nro ox) Hidróxido y metal «OSO» (menor nº de ox) Hidróxido y metal «ICO» (mayor nº de ox)

Oxoácidos Tradicional: «ácido» y nombre de no metal con terminación OSO (menor n° de ox.) e ICO (mayor n° de ox o en caso de tener un solo nro ox.)

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Oxosales Neutras * No metal «ITO» (menor n° ox) de metal + «OSO» (menor n° ox) ó «ICO» (mayor n° ox) * No metal + «ATO» (mayor n° ox) + metal + OSO (menor n° oxid.) ó ICO (mayor n° oxid.)

Sales Binarias Acidas no metal - uro + ácido + metal - oso no metal - uro + ácido + metal - ico

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18/09/2015

NOMENCLATURA: Formulación de compuestos ternarios

Compuestos Inorgánicos Cuaternarios

Nomenclatura

Oxosales Básicas Hidróxido + oxoácido Metal + No Metal + Oxigeno (MeOH)x(NoMeOy)z (x = nro hidrógenos reemplazados en el oxácido) (z= nro oxhidrilos reemplazados en la base

Oxosales Acidas Hidróxido + oxoácido Metal + No Metal + Oxigeno Mex(HNoMeOy)z (x = nro hidrógenos reemplazados en el oxácido) (z= nro ox del metal) SOLO PARA OXOACIDOS CON DOS O MAS HIDROGENOS

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QUÍMICA

NOMENCLATURA: como nombrar compuestos

Compuestos Inorgánicos Cuaternarios

Nomenclatura

Oxosales Básicas * No metal «ITO» (menor n° ox) BASICO de metal + «OSO» (menor n° ox) ó «ICO» (mayor n° ox) * No metal «ATO» (mayor n° ox) BASICO de metal + «OSO» (menor n° ox) ó «ICO» (mayor n° ox)

Oxosales Acidas * No metal «ITO» (menor n° ox) ACIDO de metal + «OSO» (menor n° ox) ó «ICO» (mayor n° ox) * No metal «ATO» (mayor n° ox) ACIDO de metal + OSO (menor n° ox) ó «ICO» (mayor n° ox)

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Actividades 1. Escriba el nombre de los siguientes compuestos: a) HBr(g)

b) Fe(lO4)3

c) Ca(OH)2

d) Na(NO2)

e) Ca(HSO3)2

f) HClO3

g) Au(OH)

h) Li2CO3

i) HNO3

j) CuCl

k) HgSO4

l) H2Cr2O7

ll) HCl(ac)

n)Na(HCO3)

ñ)Mn(OH)2

o) Hl(ac)

p) Al(PO3)3

q) CaF2

r) Cr(OH)3

s) CoH

2. Escriba la fórmula de los siguientes compuestos a) ácido hipoiodoso

b) bromuro de hidrogeno

c) cloruro ferrico

d) ácido manganico

e) hidróxido cuprico

f) hidróxido plumbico

g) pirofosfato tríacido de sodio

h) ácido ortofosforico

i) hipoclorito de berilio

j) ácido periódico

k) Ácido clorhídrico

l) Bromuro de litio

ll) hidróxido cobáltico

m) Hidruro cúprico

ñ) Ioduro cobaltico

o) Sulfato acido de calcio

p) Hidruro de bario

q) Nitrito de Plata

r) metano

s) Bromuro áurico

3. Formular o Nombrar (de una sola forma) según corresponda, las siguientes especies químicas: Formular

Nombrar

1. Cloruro de nitrógeno (III)

1. CuCl2

2. Hidróxido de calcio

2. Na(ClO3)

3. Peróxido de litio

3. H2SO4

4. Óxido de hierro (II)

4. K2(MnO4)

5. Sulfuro de sodio

5. HClO4

6. Hidróxido de plomo (II)

6. Li2(CO3)

7. Peróxido de potasio

7. H3PO4

8. Hidróxido de plata

8. CaI2

9. Óxido de estaño (IV)

9. NH4(ClO4)

10. Hidróxido de aluminio

10. Na(HSO4)

11. Sulfuro de bario

11. K(HSO3)

12. Óxido de plata

12. PH5

13. Hidróxido de sodio

13. H2O2

14. Sulfuro de hidrógeno

14. HNO2

15. Óxido de plomo (IV)

15. K2O2

16. Hidróxido de cobre (II)

16. Li(H2PO4)

17. Cloruro de níquel (II)

17. FeCl3

18. Peróxido de bario

18. Na(MnO4)

19. Hidruro de fósforo (III)

19. CaF2

20. Hidróxido de potasio

20. Na(HCO3)

21. Ácido clórico

21. (AlOH)SO3

22. Permanganato sódico

22. Na4(P2O7)

23. Hidruro de potasio

23. Fe2O3

24. Peróxido de cobre (I)

24. Li(HCO3)

25. Ácido crómico

25. Mg(NO3)2

26. Sulfato de aluminio

26. Li2O

27. Hidruro de magnesio

27. FeS

28. Hidróxido de bario

28. Na2(HPO4)

29. Clorato potásico

29. PbS

30. Óxido de bario

30. K(HSO3)

31. Cloruro de plata

31. CuO2

32. Hidruro de estroncio

32. Na(H2PO4)

33. Hidróxido de plomo (IV)

33. H2CrO4

34. Perclorato de potasio

34. Hg(CO3)

35. Ioduro de cobre(I)

35. HNO3

36. Óxido de sodio

36. H2MnO4

37. Sulfuro de hierro(III)

37. BaO2

38. Sulfito ferroso

38. PCl3

39. Hidróxido de hierro (II)

39. CuH2

40. Cloruro de magnesio

40. Na(H2PO3)

41. Ácido mangánico

41. PI5

42. Bromuro de fósforo (III)

42. CuI

43. Bicarbonato de litio

43. CaO2

44. nitrato de mercurio(II)

44. KBr

45. Cromato de plata

45. Fe2(SO4)3

46. Ácido ortofosfórico

46. NO2

47. Carbonato de bario

47. SrO2

48. Hidróxido de mercurio (II)

48. Cu(OH)2

49. Ácido manganoso

49. HClO

50. Carbonato potásico

50. Ag(BO2)

51. Trihidruro de antimonio

51. Li2(HPO3)

52. Permanganato de calcio

52. Li2(SO3)

53. Clorato de amonio

53. BaO

54. Hidróxido de calcio

54. K2(Cr2O7)

55. Bromuro de plata

55. Pb(BrO3)2

56. Cloruro mercurioso

56. Ca(HCO3)2

57. Fosfito diácido de sodio

57. NaOH

58. Perclorato de potasio

58. H2SO3

59. Fosfina

59. Fe(IO3)2

60. Óxido de hierro (III)

60. Fe(OH)2

61. Ácido crómico

61. K(ClO3)

62. Ácido hipoyodoso

62. HIO

63. Ácido ortofosfórico

63. FeO

64. Oxido de platino (IV)

64. CaBr2

65. Ácido bromhídrico

65. Ag2S

66. Carbonato potásico

66. Ni2O3

67. Bromuro de potasio

67. HNO3

68. Ácido sulfuroso

68. HNO2

69. Sulfato férrico

69. H3PO4

70. Dihidruro de cobre

70. Cu2O

71. Óxido de cromo (III)

71. Na(MnO4)

72. Ácido mangánico

72. Hg(NO3)2

73. Heptóxido de dimanganeso

73. MgCl2

74. Ácido hipocloroso

74. H2MnO4

75. Nitrito de hierro (II)

75. H2SiO3

Reacciones Químicas

19/09/2015

Contenidos Reacción química. Ecuación química. Tipos de reacciones químicas. Reacciones redox. Energía de la reacciones químicas

QUÍMICA

Reacciones Químicas

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19/09/2015

Reacciones químicas

CAMBIOS QUÍMICOS Constantemente observamos cómo en la naturaleza y en nuestra vida cotidiana se producen cambios. Un charco se seca, un cubo de hielo se derrite, un trozo de hierro se oxida con el tiempo, los alimentos cambian al ser cocinados, las plantas y los animales crecen, etc.

Cambios químicos

Cambios físicos

Las sustancias siguen siendo las mismas

Las sustancias se transforman en otra u otras sustancias

REACCIONES QUÍMICAS Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

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REACCIONES QUÍMICAS Síntesis

Descomposición Lentas

Reacciones químicas

Transformación Sustitución simple

Rápidas

Doble sustitución Por su velocidad Reacciones Químicas

Exotérmica

Irreversibles

Por su sentido

Por su energía Partícula intercambiada

Endotérmica Ácid-base

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Reversibles Redox QUÍMICA

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19/09/2015

ECUACIONES QUÍMICAS

Reacciones químicas

Una reacción química es todo proceso químico en el cual una o más sustancias (llamadas REACTIVOS) se transforman en otras sustancias llamadas PORDUCTOS

Las representaciones simbólica de las reacciones se llaman ECUACIONES QUÍMICAS

  PRODUCTOS REACTIVOS     C(s) + D(g) A(ac) + B(ac)  

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AJUSTE DE ECUACIONES QUÍMICAS

Reacciones químicas

En los procesos químicos el número de átomos de cada elemento que aparece en los reactivos debe ser igual al número de átomos del mismo en los productos (Ley de la conservación de la materia). Cuando se produce esta situación decimos que la ecuación está ajustada o balanceada. Si una ecuación química no está balanceada, lo primero que se debe hacer antes de realizar ningún cálculo a partir de ella es ajustarla. Para ello se colocan delante de la fórmula de cada compuesto un coeficiente apropiado, llamados coeficientes estequiométricos.

  cC(s) + dD(g) aA(ac) + bB(ac)   Ec. NO balanceada

Ec. balanceada

CH4(g)  O2(g)  CO2(g)  H2O(g)

CH4(g)  2O2(g)  CO2(g)  2H2O(g)

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Reacciones Químicas

19/09/2015

Reacciones de oxido reducción

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Reacciones Químicas

Las reacciones de oxidación reducción (reacciones redox) son transformaciones químicas de gran importancia practica, ya que estudian fenómenos como la combustión de muchas sustancias, la oxidación de los metales y los procesos de producción de energía a partir de las pilas. Asimismo, las reacciones redox tienen especial importancia en el metabolismo de los seres vivos. * La respiración celular y la fotosíntesis, por ejemplo, son rutas metabólicas que transcurren gracias a este tipo de reacciones.

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Reacciones Químicas

Que son las reacciones redox??? Reacciones donde los átomos experimentan cambios del número de oxidación

0

Todos los elementos en su estado fundamental tienen nox = 0

+3

Fe(s) + Cl2(g)  FeCl3(s) 0

-1

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REACCIONES ÓXIDO-REDUCCIÓN

Reacciones Químicas

Reacciones donde los átomos experimentan cambios del número de oxidación

0

+3

Fe(s) + Cl2(g)  FeCl3(s) 0

oxidación Aumento algebraico del número de oxidación pérdida, real o aparente, de electrones

-1

Todos los elementos en su estado fundamental tienen nox = 0

reducción disminución algebraico del número de oxidación ganancia, real o aparente, de electrones

Los electrones no se crean ni se destruyen en las reacciones químicas, por lo que la oxidación y la reducción siempre se producen simultáneamente en las reacciones químicas y en un mismo grado. Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

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Reacciones Químicas

REACCIONES ÓXIDO-REDUCCIÓN

Los electrones no se crean ni se destruyen en las reacciones químicas, por lo que la oxidación y la reducción siempre se producen simultáneamente en las reacciones químicas y en un mismo grado.

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Reacciones redox: ecuaciones

Reacciones Químicas

oxidación 0

+3

Fe(s) + Cl2(g)  FeCl3(s) 0

reducción -1 El Cl es el agente oxidante El Fe es el agente reductor

Se denominan agentes oxidantes a las especies que ganan, real o aparentemente, electrones, o sea se reducen, mientras que los agentes reductores son las especies que pierden electrones, o sea, se oxidan.

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Semirreacciones Reacciones Químicas





Durante una reacción redox, el producto formado es el resultado final de la transferencia de electrones . La reacción puede entonces dividirse en dos «semirreacciones»: Semirreacciones de reducción y semirreaccion de oxidación: cada una de las dos partes en que se separa una reacción redox y en las que se aíslan la reducción (ganancia de e-) y la oxidación (pérdida de e-)

Reacción redox global

Fe(s) + Cl2(g)  FeCl3(s)

semirreacción de reducción

Cl2(g) +2 e- 2 Cl-

semirreacción de oxidación

Fe(s)  Fe3+ + 3 e-

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Reacciones Químicas

En las siguientes reacciones, identifica el reactivo que se oxida y el que se reduce: a) Zn(s)+ Cl2(g)  ZnCl2(s) b) Cl2(g) + 2NaBr  2NaCl+ Br2(g) c) 2 PbO(s)  2 Pb(s) + O2(g) d) 2 Li(s)+ F2(g)  2LiF(s) e) Cl2(g) + 2 KI  2 KCl + I2(g) c) Fe(s) + CuSO4  FeSO4 + Cu(s)

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Reacciones Químicas

Número de Oxidación: reglas para determinarlos a) El número de oxidación de las sustancias simples es cero. Cuando los elementos forman moléculas, los electrones son compartidos por igual por los átomos enlazados, sin producirse, en ninguno de ellos, una carga neta. Por ejemplo, H2, O2, F2, N2, Cl2, etc. b) El número de oxidación del Oxígeno combinado es 2-; en los peróxidos es 1-; en sus compuestos con el Flúor es 2+ ó 1+. La razón es la gran electronegatividad del oxígeno que atrae siempre los electrones de los enlaces hacia sí cargándose negativamente y produciendo una polaridad positiva en los átomos enlazados, a excepción del flúor, que por ser el elemento más electronegativo, atrae hacia sí los electrones del enlace, dejando con polaridad positiva al oxígeno. c) El número de oxidación del ion hidrógeno es siempre 1+: a excepción de los hidruros iónicos, en los que es 1-. Esto se debe a la electronegatividad del hidrógeno, la cual es pequeña, pero mayor a la de los metales, y en sus combinaciones con algunos de ellos adquiere polaridad negativa. d) El número de oxidación de los metales alcalinos es siempre 1+ y el de los metales alcalinos-térreos siempre 2+: el resto de los metales tienen números de oxidación positivos y de igual valor a la valencia con que actúan.

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Reacciones Químicas

Número de Oxidación: reglas para determinarlos e) El número de oxidación de los halógenos es 1- cuando se combinan con el hidrógeno ó con los metales, y positivo (excepto en el Flúor) cuando lo hace con el oxígeno. La causa es la gran electronegatividad de ellos, superior a la de todos los demás elementos, aunque inferior a la del oxígeno, salvo en el caso del flúor que siempre tiene estado de oxidación 1- por ser el elemento más electronegativo. f) El número de oxidación de un ion es igual a la carga del mismo. g) La suma de los números de oxidación de los átomos que forman un compuesto neutro es siempre cero, y la de los átomos que forman parte de una especie cargada es igual a dicha carga.

 Encontrar, en un compuesto determinado, el estado de oxidación de cada elemento y, por lo tanto, facilita la identificación del mismo.  Determinar en qué momento una reacción química es de óxidoreducción, pues en este tipo de reacciones, como ya se estableció, el estado de oxidación de algunos elementos se modifica.

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¿Cómo balancear estas ecuaciones?

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Método de Igualación del Ion Electrón Reglas de aplicación del método del Ion-Electrón 1. Identificar las especies químicas que modifican sus números de oxidación. 2. Se escribe y se balancean la semirreacción correspondiente a la reducción y a la oxidación. El ajuste de las ecuaciones se realiza no solo con respecto al número y clase de átomos, sino también, eléctricamente, es decir, que la carga eléctrica total, debe ser la misma en ambos miembros de la ecuación. Para ello, se agrega, en el lado correspondiente de la ecuación, el número de electrones necesarios. 3. Se observa si en la reacción están presentes ácidos o bases. Si se encuentran ácidos se aplica el método ácido, si hay bases, el método básico. 4. Si se aplica el método ácido se agregan moléculas de agua del lado de donde faltan oxígeno y se balancea con protones del lado opuesto. 5. Si se aplica el método básico se agregan moléculas de agua del lado de donde sobran oxígeno y se balancea con oxhidrilos del lado opuesto. Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

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¿Cómo balancear estas ecuaciones?

Reacciones Químicas

Método de Igualación del Ion Electrón Reglas de aplicación del método del Ion-Electrón 6. Se multiplica cada semirreacción por el número de electrones puestos en juego en la otra. 7. Se suman las ecuaciones parciales y se simplifican las sustancias que aparecen en ambos miembros de la ecuación. Lo propio se hace con los electrones. 8. Se puede agregar H2O, H+ u OH- donde sea necesario, ya que los procesos redox se realizan en solución acuosa.

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Reacciones Químicas

Ejemplo 1: Igualar la siguiente ecuación, empleando el método del ionelectrón (método ácido):

+1 +5 -6

0

+2

-2

+2 -2

+3

+5 -8

HNO3+ P + H2O ⇆ NO + H3PO4 Medio acido

x 5 ( NO3- + 4 H+ + 3 e-  NO + 2 H2O ) x 3 ( P + 4 H2O  PO43- + 8 H+ + 5 e- ) 5 NO3- + 3 P + 20 H+ + 12 H2O +15 e-  5NO + 3 PO43- +10 H2O + 24 H+ +15 e2 H2O

4 H+

5 NO3- + 3 P + 2 H2O  5 NO + 3 PO43- + 4 H+ Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

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Reacciones Químicas

5 NO3- + 3 P + 2 H2O  5 NO + 3 PO43- + 4 H+

5 HNO3+ 3 P + 2 H2O ⇆ 5 NO + 3 H3PO4

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Reacciones Químicas

Ejemplo 2: Igualar la siguiente ecuación, empleando el método del ionelectrón (método ácido): +1 +5 -6

+3 -3

+1

-1

+1 -1

+2

+6 -8

+2 -2

NaClO3+ CrCl3 + Na(OH) ⇆ NaCl + Na2CrO4 + H2O Medio básico

1

x 3 (ClO3- + 3 H2O + 6 e-  Cl- + 6 OH-)

2

x 6( Cr3+ + 8 OH-  CrO42- + 4 H2O+ 3e- ) ClO3- + 2 Cr+3 + 16 OH- + 3 H2O +6 e-  Cl- + 6 OH- + 2 CrO42- +8 H2O + 6 e10 OH-

NaClO3+ 2 CrCl3 + 10 Na(OH) Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

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5 H2O

⇆ 7 NaCl + 2 Na2CrO4 + 5 H2O QUÍMICA

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CONCEPTOS BÁSICOS

Termodinámica

La termodinámica es el estudio de los intercambios energéticos que acompañan a los cambios físico-químicos. Al estudiar un intercambio de energía entre un sistema y su entorno, se puede predecir en qué sentido puedo ocurrir el cambio, químico o físico. En una transformación química se rompen algunos enlaces de los reactivos y se forman otros nuevos para dar lugar a los productos. Esa energía que hay que suministrar para romper las uniones entre átomos se denomina energía de enlace. La energía de enlace es una medida de la energía química de las sustancias. Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

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ENERGÍA DE LAS REACCIONES

Termodinámica

Desde el punto de vista energético hay dos tipos de reacciones químicas: •Reacciones exotérmicas: cuando la energía química de los productos es menor que la de los reactivos y este exceso se manifiesta como una liberación de energía. •Reacciones endotérmicas: cuando la energía química de los productos es mayor que la de los reactivos, y es necesaria una aportación energética externa para que la reacción tenga lugar.

La energía intercambiada con el entorno en forma de calor se denomina calor de reacción. Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

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FUNCIÓN DE ESTADO

Termodinámica

Existen dos funciones de estados (dependen solo de los estados iniciales y finales) termodinámicas que se utilizan para predecir lo que ocurrirá en una reacción:

G: Energía libre de Gibbs H: Entalpía La entalpia H es el calor que se transfiere durante una reacción química, a presión y volumen constante. La energía libre G es la energía disponible para realizar trabajo. Este parámetro permite determinar la espontaneidad de una reacción

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CONCEPTOS BÁSICOS

Termodinámica

Reactivos  Productos G < 0  reacción exergónica. Termodinámicamente favorables, la energía liberada puede utilizarse para realizar un trabajo. G > 0  reacción endergónica. Termodinámicamente desfavorables (debe realizarse trabajo). G = 0  reacción en equilibrio. H < 0  reacción exotérmica (calor cedido por el sistema durante la reacción). H > 0  reacción endotérmica (calor absorbido durante la reacción) Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

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Actividades 1. Balancee las siguientes ecuaciones proporcionando los coeficientes que faltan: a) ….. Fe(s) + ….. O2(g)  ….. Fe2O3 (s) b) ….. C2H4(g) + ….. O2(g)  ….. CO2(g) +….. H2O(g) c) ….. Al(s) + ….. HCl(ac)  AlCl3(s) +….. H2(g) 2. Balancee las siguientes ecuaciones: a) CO(g) + O2(g)  CO2(g) b) N2O5(g) + H2O(l)  HNO3(ac) c) CH4(g) + Cl2(g)  CCl4(l) + HCl(g) d) AuC3(s) + H2O(l)  Al(OH)3(s) + CH4(g) e) C5H10O2(/) + O2(g)  CO2(g) + H2O(g) f) Fe(OH)3(s) + H2SO4(ac)  Fe2(SO4)3(ac) + H2O(/) g) Mg3N2(s) + H2SO4(ac)  MgSO4(ac) + (NH4)2SO4(ac) 3. Balancee las siguientes ecuaciones: a) Li(s) + N2(g)  Li3N(s) b) La2O3(s) + H2O(/)  La(OH)3(ac) c) NH4NO3(s)  N2(g) + O2(g) + H2O(g) d) Ca3P2(s) + H2O(l)  Ca(OH)2(ac) + PH3(g) e) Ca(OH)2(ac) + H3PO4(ac)  Ca3(PO4)2(s) + H2O(l) (f) AgNO3(ac) + Na2SO4(ac)  Ag2SO4(s) + NaNO3(ac) (g) CH3NH2(g) + O2(g)  CO2(g) + H2O(g) + N2(g) 4. Iguala las siguientes semi-reacciones: a) MnO4-



Mn+2

b) Cr2O72-



Cr+3

c) BrO3-



Br-

d) H2O2



H2O

e) NO3-



NH4+

f) H2O2



O2

g) NO2-



NO3-

h) I2



IO3-

i) CH3CH2OH 

CH3COOH

j) Cr+3



CrO42-

k) CN-



CNO-

l) S2O32-



S4O62-

ll) H2C2O4



CO2

m) S2O82-



SO42-

ñ) NO3-



NH2OH

o) NO3-



NO

p) NO3-



NO2

5. Escriba las ecuaciones químicas balanceadas que correspondan con cada una de las descripciones siguientes: a) El carburo de calcio sólido, CaC2 reacciona con agua para formar una disolución acuosa de hidróxido de calcio y gas acetileno, C2H2. b) Cuando se calienta el clorato de potasio sólido, se descompone para formar cloruro de potasio sólido y gas oxígeno. c) El zinc metálico sólido reacciona con ácido sulfúrico para forma gas hidrógeno y una disolución acuosa de sulfato de zinc. d) Cuando al agua se le agrega tricloruro de fósforo líquido, reacciona para formar ácido fosforoso acuoso, y ácido clorhídrico líquido. e) Cuando el sulfuro de hidrógeno gaseoso se pasa a través de un hidróxido de hierro(III) sólido caliente, la reacción que resulta produce sulfuro de hierro(III) sólido y vapor de agua. 6. Escriba las ecuaciones químicas balanceadas que correspondan con cada una de las siguientes descripciones: a) Cuando el trióxido de azufre gaseoso reacciona con agua, se forma una disolución de ácido sulfúrico. b) El sulfuro de boro, reacciona de manera violenta con agua para formar ácido bórico y sulfuro de hidrógeno gaseoso. c) Cuando una disolución acuosa de nitrato de plomo (II) se mezcla con una disolución acuosa de yoduro de sodio, se forma una disolución acuosa de nitrato de sodio y un sólido amarillo, yoduro de sodio. d) Cuando el nitrato de mercurio (II) sólido se calienta, se descompone para formar óxido de mercurio (II) sólido, dióxido de nitrógeno gaseoso y oxígeno.

e) El metal cobre reacciona con una disolución caliente y concentrada de ácido sulfúrico para formar sulfato de cobre(II) acuoso, dióxido de sulfuro gaseoso y agua. 7. El permanganato potásico, en medio ácido es capaz de oxidar al sulfuro de hidrógeno a azufre elemental y el permanganato pasa a ion manganeso (II). Ajuste la reacción de oxidación-reducción, póngala en forma molecular e indique el oxidante, el reductor, la especie que se oxida y la especie que se reduce. 8. En la reacción de un mol de carbono sólido con oxígeno gas, la energía del producto dióxido de carbono es 94 kcal menor que la energía de los reactivos, responda: a) La reacción ¿es exotérmica o endotérmica? b) Escribir la reacción ajustada para la reacción, incluyendo el calor de la reacción. 9. Cuando reaccionan dos moles de etanol líquido (C2H5OH) con oxígeno gaseoso (O2), los productos son dióxido de carbono, agua y 326 kcal de calor. Escribe la ecuación ajustada incluyendo el calor de la reacción. 10. Clasifica las siguientes reacciones como exotermicas o endotérmicas: a) Se desprenden 125 kcal. b) En el diagrama de energía, el nivel energético de los productos es más elevado que el de los reactivos, c) El metabolismo de la glucosa en el cuerpo humano proporciona energía. 11. Clasifica las siguientes reacciones como exotérmicas o endotérmicas: a) En el diagrama de energía, el nivel energético de los productos es más bajo que el de los reactivos, b) La síntesis de proteínas en el cuerpo humano requiere energía, c) Se absorben 30 kcal. 12. Clasifica las siguientes reacciones como exotérmicas o endotérmicas: a) Gas ardiendo en un mechero Bunsen CH4(g)+ 2 O2(g)  CO2(g) + 2 H2O(g)+ 213 kcal b) Deshidratadón de la cal apagada: Ca(OH)2(s) + 15,6 kcal  CaO(s) + H2O(g) c) Formación de óxido de aluminio y hierro a partir de aluminio y óxido de hierro: 2 Al(s) + Fe2O3(s) Al2O3(s) + 2 Fe + 204 kcal 13. Clasifica las siguientes reacciones como exotérmicas o endotérmicas: a) La combustión del propano: C3H8(g)+ 5 O2(g)  3 CO2(g) + 4H2O(g) + 531 kcal b) La formación de la sal de mesa:

2 Na(s) + Cl2(g)  2NaCl(s) + 196 kcal c) La descomposición del pentacloruro de fósforo: PCl5(s) + 16 kcal  PCl3(s) + Cl2(g)

Estequiometria

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Contenidos Estequiometría. Reactivo limitante, pureza de los reactivos, rendimiento de una reacción química.

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Cantidades Atómico-molecular

CONCEPTOS BÁSICOS Elemento Sustancia simple conformada por átomos que poseen el mismo número atómico. También se da el nombre de elemento a los átomos de la tabla periódica

Átomo Mínima porción de materia que posee aún las propiedades del elemento.

Compuesto Sustancia pura conformada por dos o más elementos unidos íntimamente, es decir los átomos que lo conforman son diferentes.

Molécula Es la menor porción de sustancia pura (simple o compuesta) que puede existir en estado libre, conservando las propiedades de esa sustancia. También puede definirse como un conjunto neutro de átomos que se comporta como una unidad.

Fórmula Es la representación gráfica de un compuesto. La fórmula de una sustancia indica su composición química.

Atomicidad Se llama así al número de átomos que forman la molécula de una sustancia pura. Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

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MASAS ATÓMICAS

Cantidades Atómico-molecular

Las masas de los átomos son extremadamente pequeñas

la masa de un átomo de plomo es de 3,53×10-26 kg !!!

¿Dónde encontrar una unidad de masa que sea acorde con las dimensiones del átomo?

en el propio mundo de los átomos

unidad de masa atómica (u.m.a.) la doceava parte del isótopo de 12C. Lo que equivale a 1,66×10-27 kg.

Masa del átomo de carbono = 12 unidades

1/12 de la masa del átomo de carbono = 1 u.m.a.

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Cantidades Atómico-molecular

MASAS ATÓMICAS Masa atómica relativa (PESOS ATOMICOS) Cociente que resulta de dividir la masa de un átomo de un elemento entre la doceava parte de la masa del isótopo de 12C. Corresponde a la masa de un atomo en uma. Su valor se encuentra en la tabla periódica. Ej: el átomo de H tiene una masa atómica de 1,01 uma, el Nitrógeno: 14,01 uma MASA MOLECULAR (PESO MOLECULAR) Es la suma de las masas atómicas relativas de todos los átomos que conforman una molécula. Se expresan en unidades de masa atómica. Por ejemplo, el PM del agua, H2O: 2×1.0 uma + 1×16.0 uma = 18.0 uma.

MASA FÓRMULA (PESO FORMULA) Es la suma de las masas atómicas de todos los átomos en una unidad formular del compuesto, sea molecular o no. Por ejemplo, el cloruro de sodio, NaCl, tiene un peso fórmula de 58.44 uma.

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Cantidades Atómico-molecular

MASAS ATÓMICAS La uma es una escala relativa, pero ¿existen balanzas que pesan en umas?

MOL Se define como la cantidad de una sustancia dada que contiene tantas moléculas o unidades elementales como el número de átomos contenidos en exactamente 12 g de 12C. El número de átomos en una muestra de 12 g de 12C, se llama número de Avogadro (NA) y tiene un valor de 6.02×1023. 602200000000000000000000!!!!

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Cantidades Atómico-molecular

MASAS ATÓMICAS

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Cantidades Atómico-molecular

MASAS ATÓMICAS ÁTOMO-GRAMO o MASA MOLAR DE UN ELEMENTO Masa que contiene un mol de átomos. Su valor numérico es igual a la masa atómica expresada en gramos. Ej: la masa atómica del sodio (Na) es de 22.99 uma y su masa molar es de 22.99 g, o sea que 6,02 x 1023 atomos de sodio pesan 22,99 g. La masa atómica del fósforo es de 30.97 uma y su masa molar es de 30.97 g, sea que 6,02 x 1023 atomos de fosforo pesan 30,97 g MOLECULA-GRAMO o MASA MOLAR DE UNA MOLECULA O FORMULA Masa que contiene un mol de molecula o unidad formula. Su valor numérico es igual a la suma de las masa molares de los elementos. Ej: la masa molar del agua o su peso molecular en gramos corresponde a 18 g o sea la suma de las masas atomica del H y el O expresada en gramos.

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MASAS ATÓMICAS

Cantidades Atómico-molecular

VOLUMEN MOLAR La Ley de Avogadro enuncia que un mol de cualquier gas en las mismas condiciones de presión y temperatura ocupa el mismo volumen, independientemente del tipo de gas. En condiciones normales de presión y temperatura (CNPT) el volumen corresponde a 22.4 L. Las condiciones normales son: temperatura de 0°C (273 K) y presión de 1 atm (760 mmHg).

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Cantidades Atómico-molecular

ESTEQUIOMETRÍA DE LA MOLÉCULA

1 mol de átomos de X = 1 átomo-gramo = 6.02×1023 átomos de X = PA en g 1 mol de moléculas de AB = 6.02×1023 moléculas de AB = M o PM en g = 22.4 L (gas en CNPT)

¿Cuántos moles hay en 24.5 g de ácido sulfúrico (H2SO4)? La masa molar del H2SO4 es 98g/mol, por lo tanto: 98 g H2SO4 ------------- 1 mol 24.5 g H2SO4 ----------- x = 0.25 mol

24.5g H2SO4  0.25 mol deH2SO4 98 g / mol

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ESTEQUIOMETRÍA DE LA MOLÉCULA

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ESTEQUIOMETRÍA DE LA MOLÉCULA

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COMPOSICIÓN CENTESIMAL

Cantidades Atómico-molecular

Indica el porcentaje en masa de cada elemento que forma parte de un compuesto. Ejemplo Calcular la composición centesimal del KClO3 (Datos K = 39g; Cl = 35.5g; O = 16g) PFKClO3 = 1×39g + 1×35,5g + 3×16g = 122,5 g

% ELEMENTO =

nº átomos del elemento  peso atómico del elemento  100 Masa molecular del compuesto

%K=

1  39  100 = 31,84 % 122,5

% Cl =

1  35,5  100 = 28,98 % 122,5

%O=

3  16  100 = 39,18 % 122,5

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Cantidades Atómico-molecular

FORMULA MÍNIMA Y MOLECULAR La fórmula mínima (o empírica) expresa la relación más simple del número de átomos en una sustancia. Puede coincidir o no con la fórmula molecular, que indica el número real de átomos presentes en la molécula. AGUA  Fórmula Molecular = Fórmula Mínima  H2O ETANO  Fórmula Molecular  C2H6  Fórmula Mínima  CH3 Un compuesto está formado por C = 70,02% ,H = 3,36%, O = 26,64%. PM = 240,2 1) Calcular el número relativo de átomos que hay de cada elemento. Para C: 70,02 / 12 = 5,835 Para H: 3,36 / 1 = 3,36 Para O: 26,64 / 16 = 1,665

  

5,835 / 1,665  3,5 3,36 / 1,665  2 1,665 / 1,665 = 1

SUBÍNDICES DE LA FÓRMULA MÍNIMA

FÓRMULA MÍNIMA  C7H4O2 2) Calcular la fórmula molecular PM C7H4O2 = 120 g 

n = 240,2 / 120  2

FÓRMULA MOLECULAR = (FÓRMULA MÍNIMA)n  (C7H4O2)2 = C14H8O4 Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

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Cantidades Atómico-molecular

FORMULA MÍNIMA Y MOLECULAR La fórmula mínima (o empírica) expresa la relación más simple del número de átomos en una sustancia. Puede coincidir o no con la fórmula molecular, que indica el número real de átomos presentes en la molécula. AGUA  Fórmula Molecular = Fórmula Mínima  H2O ETANO  Fórmula Molecular  C2H6  Fórmula Mínima  CH3 Un compuesto está formado por C = 70,02% ,H = 3,36%, O = 26,64%. PM = 240,2 1) Calcular el número relativo de átomos que hay de cada elemento. Para C: 70,02 / 12 = 5,835 Para H: 3,36 / 1 = 3,36 Para O: 26,64 / 16 = 1,665

5,835 / 1,665  3,5 3,36 / 1,665  2 1,665 / 1,665 = 1

  

SUBÍNDICES DE LA FÓRMULA MÍNIMA

FÓRMULA MÍNIMA  C7H4O2 2) Calcular la fórmula molecular PM C7H4O2 = 120 g 

n = 240,2 / 120  2

FÓRMULA MOLECULAR = (FÓRMULA MÍNIMA)n  (C7H4O2)2 = C14H8O4 Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

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ESTEQUIOMETRÍA DE LA REACCIÓN

Dato

Incógnita

Reacciones químicas

La estequiometría es la parte de la química que estudia las relaciones (en masa, en moles, en volumen) existentes entre las distintas sustancias que intervienen en una reacción química.

mol

gramos

volumen

moléculas

mol

mol-mol

gr-mol

vol-mol

moléc-mol

gramos

mol-gr

gr-gr

vol-gr

moléc-gr

volumen

mol-vol

gr-vol

vol-vol

moléc-vol

moléculas

mol-moléc

gr-moléc

vol-moléc

moléc-moléc

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Estequiometría de la reacción

PROTOCOLO

Escribir y balancear la reacción química (este paso es fundamental, y el que genera más fallos. Un error en las fórmulas de algunas de las sustancias o en el ajuste, hará que todos los cálculos posteriores sean incorrectos). Escribir el dato e incógnita debajo de los respectivos compuestos. Calcular la masa molar (masa molecular en gramos) del dato y de la incógnita. Atendiendo al resultado que se pide, se debe trabajar con la proporción existente entre la sustancia dato y la sustancia incógnita (indicado por los coeficientes). Utilizando la relación del ítem 4 y mediante un simple cálculo (regla de tres imple o factor de conversión) se obtendrá el resultado buscado en la unidad que se pide en el problema (en moles, volumen, n° de moléculas, g).

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Estequiometría de la reacción

CALCULOS ESTEQUIOMETRICOS

1) Condiciones ideales

En este caso se supone que las sustancias que intervienen en la reacción son PURAS, que la reacción es COMPLETA y que se recuperan totalmente los productos de ella. Si las sustancias son gaseosas se considera que están en condiciones normales de presión y temperatura (PTN) ó sea 1 (una) atmósfera y 0º C ó 273 K. En este caso se proporciona la cantidad de UNO de los reactivos, suponiendo que los demás están en exceso.

2) Condiciones reales

se deberá considerar de trabajar con sustancias puras (sacar pureza), llevar a condiciones normales (en caso que sea un gas) y de aplicar el rendimiento cuando sea necesario. Seguir los siguientes pasos: * Escribir y balancear la ecuación * Determinar la cantidad de reactivos puros, en caso de presencia de impurezas. * Examinan las relaciones molares en la ecuación química para obtener la respuesta a la pregunta que haya sido formulada. En esta etapa hay que tener en cuenta si alguno de los reactivos es un reactivo limitante, Calcular, en caso que sea necesario el rendimiento real de la reacción.

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Estequiometría de la reacción

Condiciones ideales: EJEMPLO El agua oxigenada (H2O2) es una sustancia que se descompone espontáneamente en agua y oxígeno. ¿Cuántos gramos de oxígeno se obtienen a partir de 12 gramos de agua oxigenada? 1) Escribimos y balanceamos la ecuación

 

2H2O2( g )

2H 2O( g )

+

O2( g )

A partir de la descomposición de dos moles de H2O2 se obtiene un mol de O2 2) Escribimos el dato e incógnita debajo de los respectivos compuestos.

 

2H 2 O 2 ( g )

2H 2O( g )

+

12 g

O2( g ) m de O2

Dato

Incógnita

PM = 34g / mol

PM = 32g / mol

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Estequiometría de la reacción

EJEMPLO

 

2H 2 O 2 ( g )

2H 2O( g )

2moles

+

2moles

2  34 g

1mol

2  18 g

2  6,02  10 moléc 23

O2( g ) 32 g

2  6,02  10 moléc

6,02  1023 moléc

2  22, 4 L

22, 4 L

2  22, 4 L

23

2×34g H2O2 --------------- 32 g O2 12g H2O2 ---------------- X = 5,6g

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Estequiometría de la reacción

Condiciones reales: PUREZA DE REACTIVOS (P) Indica el porcentaje de sustancia pura que contiene la muestra. Así, por ejemplo una muestra de sulfuro de plomo (II) al 70% de pureza, indica que por cada 100 g de la muestra sólo 70 g corresponden al compuesto PbS.

Ejemplo Se hace reaccionar 300g de hidróxido de aluminio (70% de pureza) con suficiente cantidad de ácido sulfúrico. Obteniéndose sulfato de aluminio y agua. Calcular la masa de sulfato de aluminio obtenida.

2Al(OH)3 + 3H 2SO4  Al 2 (SO4 )3 + 6H 2O 300g (70%)

m=?

100% --------------300g Al(OH)3 70% --------------- X = 210 g Al(OH)3 Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

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Estequiometría de la reacción

Condiciones reales: REACTIVO LIMITANTE (RL) Es posible que inicialmente se tenga datos de dos reactivos y lo más posible es que no se consuman ambos completamente. En cuanto uno de ellos se agote, la reacción finalizará, sobrando parte del otro reactivo. El reactivo que se agota en primer lugar se denomina reactivo limitante y se debe identificar ya que es con él con el que se trabajará, considerándolo el dato inicial. El reactivo que no se consume completamente se denomina reactivo en exceso (RE). Ejemplo: La reacción de 18,9 g de ácido nítrico con 0,2 moles de hidróxido de calcio, produce nitrato de calcio agua. Determinar el reactivo limitante y los gramos de nitrato de calcio obtenidos.

2HNO3 + Ca(OH)2  Ca(NO3 )2 + 2H 2O

18.9g

0.2 mol

m=?

Relación  2 moles de HNO3 reaccionan con 1 mol de Ca(OH)2 263 g de HNO3 reaccionan con 1 mol de Ca(OH)2 263 g de HNO3 --------------- 1 mol de Ca(OH)2 18.9 g de HNO3 ---------------- X = 0.15 moles de Ca(OH)2

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Estequiometría de la reacción

Condiciones reales: RENDIMIENTO DE LA REACCIÓN () En teoría una reacción química irreversible se da al 100%, es decir, el reactivo limitante reacciona completamente (se agota). Sin embargo, en la práctica, es posible que parte del reactivo quede sin reaccionar. El rendimiento de la reacción nos indica qué porcentaje del reactivo es el que realmente reacciona y por lo tanto qué porcentaje de producto se forma, respecto a la cantidad teórica. El rendimiento de la reacción es, lógicamente, menor al 100%. Ejemplo: 20 g de trióxido de azufre reaccionan con suficiente agua produciéndose ácido sulfúrico. Calcular los gramos de ácido que se forman si el rendimiento de la reacción es del 80%.

SO3 + H 2 O  H 2SO4

 = 80%

20g 80g de SO3 ------------ 98g de H2SO4 20g de SO3 ------------- X = 24.5g de H2SO4

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100% -----------------24.5 g H2SO4 80% -----------------X = 19.6 g H2SO4

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Actividades 1. Considere la combustión del monóxido de carbono (CO) en oxígeno gaseoso: CO(g) + O2(g) → CO2(g) Si la reacción se inicia con 3.60 moles de CO, calcule el número de moles de CO2 que se producen si hay suficiente oxígeno para reaccionar con todo el CO. 2. El tetracloruro de silicio (SiCl4) se puede preparar por calentamiento del Si en cloro gaseoso: Si(s) + Cl2(g) → SiCl4(l) En una reacción se producen 0.507 moles de SiCl4. ¿Cuántas moles de cloro molecular se utilizaron en la reacción? 3. El amoniaco es el principal fertilizante de nitrógeno. Se obtiene mediante la reacción entre hidrógeno y nitrógeno. H2(g) + N2(g) → NH3(g) En una reacción particular se produjeron 6.0 moles de NH3. ¿Cuántos moles de H2 y cuántos de N2 entraron en reacción para producir esta cantidad de NH3? 4. Considere la combustión del butano (C4H10): C4H10(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(l) En una reacción particular se hicieron reaccionar 5.0 moles de C4H10 con un exceso de O2. Calcule el número de moles de CO2 formado. 5. La producción anual de dióxido de azufre, como resultado de la combustión del carbón, de combustibles fósiles, de los escapes de los automóviles y otras fuentes es, aproximadamente, de 26 millones de toneladas. La ecuación para la reacción es: S(s) + O2(g) → SO2(g) ¿Qué cantidad de azufre (en toneladas) presente en los materiales originales produce esta cantidad de SO2? 6. Cuando se calienta el polvo para hornear (bicarbonato de sodio, NaHCO3) se libera dióxido de carbono gaseoso, que es el responsable de que se esponjen las galletas, las tortas y el pan. a) Escriba una ecuación balanceada para la descomposición de dicho compuesto (uno de los productos es carbonato de sodio). b) Calcule la masa de NaHCO3 que se requiere para producir 20.5 g de CO2. 7. El óxido nítrico (NO) reacciona inmediatamente con el oxígeno gaseoso para formar dióxido de nitrógeno (NO2), un gas café oscuro:

a) Escriba la ecuación química b) En un experimento se mezclaron 0.886 moles de NO con 0.503 moles de O2. Calcule cuál de los dos reactivos es el limitante. Calcule también el número de moles de NO2 producido. 8. El fluoruro de hidrógeno se utiliza en la manufactura de los freones (los cuales destruyen el ozono de la estratosfera) y en la producción de aluminio metálico. Se prepara a partir de la reacción del fluoruro de calcio con ácido sulfúrico. Además de fluoruro de hidrogeno también se obtiene sulfato de calcio. En un proceso, se tratan 6.00 kg de fluoruro de calcio con un exceso de ácido sulfúrico y se producen 2.86 kg de fluoruro de hidrogeno. Calcule el porcentaje de rendimiento de HF. 9. Se ponen a reaccionar 102 g de una muestra de aluminio (70% de pureza) con exceso de HCl .La reacción que se produce es: Al + HCl  AlCl3 + H2 (g) El rendimiento es del 85%. Calcular: a) El volumen de Hidrogeno obtenido en CNPT. b) Indicar el número de moles de HCl que se consumirían si el rendimiento fuese del 100% 10. ¿Cuál o cuáles de las afirmaciones siguientes son correctas? Justificar. a) "El etino C2H2 y el benceno C6H6 tienen las mismas fórmulas empíricas y moleculares." b) "El ciclohexano C6H12 tiene fórmula empírica CH2." 11. Calcular la masa (m) y el número de átomos presentes en 1,5 moles de átomos de cada una de las sustancias siguientes: a) potasio b) argón c) bismuto d) plomo 12. Calcular el número y la cantidad de átomos que hay en 250 g de cada una de las sustancias siguientes: a) hierro b) sodio c) plomo d) argón 13. Una dosis de 400 mg de talio puede ser letal para una persona adulta (interrumpe muchos procesos celulares). Calcular para dicha masa:

a) el número de átomos de talio. b) los moles de átomos de talio. 14. La ingesta de calcio recomendada para niños con edades entre 1 y 3 años es 500 mg diarios. Calcular la masa que cubre este requerimiento, expresada en gramos, de cada una de las sustancias/productos siguientes: a) carbono de calcio, b) fosfato diádico de calcio c) leche vacuna (aporta 120 mg de calcio de cada 100 mL, d=1,032 g/mL. 15. El naproxeno C14H14O3 es un analgésico de uso general, empleados en el tratamiento de dolores, la fiebre, la inflamación y la rigidez provocada por afecciones artríticas. Una de sus formas de expendio es en comprimidos que contienen 250 mg de naproxeno. a) ¿cuántos moles de naproxeno hay en 250 mg de dicha sustancia? b) ¿cuántos átomos de hidrógeno hay en esa cantidad de naproxeno? 16. El percloroetileno es el solvento de limpieza a seco utilizado más comúnmente. Es un compuesto binario formado por carbono y cloro C2Cl4. Sabiendo que 2,5 moles de ocupan un volumen de 256 cm³ a 25°C y 1 atm, calcular: a) su densidad. b) la cantidad de átomos de carbono en 500 cm³. c) la masa de carbono en 250 g del mismo.

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Soluciones

Contenidos Soluciones. Soluto y solvente. Clasificación de las soluciones. Solubilidad. Factores que afectan la solubilidad. Concentración de las soluciones. Unidades físicas y químicas de concentración. Diluciones.

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Soluciones

CONCEPTOS BÁSICOS

Las soluciones son mezclas homogéneas que están formadas por dos o más sustancias, el disolvente y el soluto, respectivamente. SOLUTO: Es la sustancia disuelta en una solución; por lo regular presente en menor cantidad que el disolvente. SOLVENTE o DISOLVENTE: Sustancia que va a disolver al soluto; por lo general presente en mayor cantidad que el soluto.

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CONCEPTOS BÁSICOS

CLASIFICACION

Soluciones

Según el estado físico

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CONCEPTOS BÁSICOS

CLASIFICACION

Soluciones

Según la cantidad de soluto Diluida

Concentrada

Saturada

la cantidad de soluto es muy pequeña comparada con la cantidad de solvente.

la cantidad de soluto es cercana, a la máxima cantidad que el solvente puede disolver a la presión y temperatura de preparación de la solución.

máxima cantidad de soluto que el solvente puede disolver a una presión y temperatura determinada. Si se le agrega más soluto no lo disuelve.

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CONCEPTOS BÁSICOS

SOLUBILIDAD

Soluciones

Se define como la cantidad de un soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente a una determinada temperatura y presion.

Depende de muchos factores, como el tipo de soluto, el tipo de disolvente o la temperatura. La solubilidad, que por lo general se expresa como los gramos de soluto que se pueden disolver en 100 g de disolvente

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CONCEPTOS BÁSICOS

Soluciones

SOLUBILIDAD: Efecto de la temperatura

En agua, la solubilidad de la mayoria de los solidos aumenta al aumentar la temperatura. Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

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CONCEPTOS BÁSICOS

SOLUBILIDAD: Efecto de la presión

Soluciones

A mayores presiones, hay mas moléculas de gas capaces de penetrar en el liquido

La solubilidad de los gases aumenta con el aumento de la presion

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CONCEPTOS BÁSICOS: Unidades de concentración Porcentaje masa en masa (% m/m o % p/p)

Soluciones

Físicas

Porcentaje masa en volumen (% m/v o % p/v) Porcentaje en volumen (% v/v)

Partes por millón (ppm)

Soluciones Molaridad (M)

Químicas

Normalidad (N) Molalidad (m) Fracción molar (X)

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Porcentaje masa en masa (% m/m o % p/p)

Soluciones

Indica la masa de soluto en gramos, presente en 100 gramos de solución. x g soluto → 100 g solución %𝒑/𝒑 =

𝒎𝒂𝒔𝒂 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 . 𝟏𝟎𝟎 𝒎𝒂𝒔𝒂 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊𝒐𝒏

Ejemplo Una solución de azúcar en agua, contiene 20 g de azúcar en 70 g de solvente. Expresar la solución en % p/p.

%𝒑/𝒑 =

soluto + solvente



solución

20g 70g 20 g azúcar → x g azúcar →

90g 90 g solución 100 g solución

𝟐𝟎 𝒈 𝒔𝒕𝒐 . 𝟏𝟎𝟎𝒈 𝒔𝒄𝒊𝒐𝒏 = 𝟐𝟐, 𝟐𝟐 % 𝒑/𝒑 𝟗𝟎 𝒈 𝒔𝒄𝒊𝒐𝒏

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Porcentaje masa en volumen (% m/v o % p/v) Indica la masa de soluto en gramos disuelto en 100 ml de solución. x g soluto → 100 ml solución

Soluciones

% 𝒑/𝑽 =

𝒎𝒂𝒔𝒂 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 . 𝟏𝟎𝟎 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊𝒐𝒏

Ejemplo Una solución salina contiene 30g de NaCl en 80 ml de solución. Calcular su concentración en % p/v. 30 g NaCl x g NaCl 𝒙 =

→ 80 ml solución → 100 ml solución

𝟑𝟎 𝒈 𝒔𝒕𝒐 . 𝟏𝟎𝟎 𝟖𝟎 𝒈 𝒔𝒄𝒊𝒐𝒏

ml scion= 37,5 % p/V

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Porcentaje en volumen (% v/v)

Soluciones

Indica el volumen de soluto, en ml, presente en 100 ml de solución. x ml soluto → 100 ml solución % 𝑽/𝑽 =

𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 . 𝟏𝟎𝟎 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊𝒐𝒏

Ejemplo Calcular la concentración en volumen de una solución alcohólica, que contiene 15 ml de alcohol disueltos en 65 ml de solución. 15 ml alcohol → 65 ml solución x ml alcohol → 100 ml solución 𝒙=

𝟏𝟓 𝒎𝒍 𝒔𝒕𝒐 . 𝟏𝟎𝟎 = 𝟐𝟑 % 𝑽/𝑽 𝟔𝟓 𝒎𝒍 𝒔𝒄𝒊𝒐𝒏

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Partes por millón (ppm)

Soluciones

Se define como los miligramos de soluto disueltos en 1000 mL o 1 litro de solución. Nota 1g = 1000 mg x mg soluto → 1000 ml solución

Ejemplo Calcular la concentración en ppm de una solución que contiene 0,85g de KNO3 disueltos en 670 ml de solución. 1) se debe transformar los gramos a miligramos, según la relación de arriba. 1 g → 1000 mg 0,85 g → x mg x = 850 mg 2)Teniendo los miligramos calculados, es posible realizar la regla de tres: 850 mg KNO3 → 670 ml solución x mg KNO3 → 1000 ml solución x = 1268,65 ppm

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CONCENTRACIONES QUÍMICAS Molaridad (M): Indica el número de moles de soluto disueltos en un litro de solución. x mol → 1l o 1000 ml solución

Soluciones

𝑴=

𝒎𝒐𝒍 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒍 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊𝒐𝒏

Calcular la concentración molar de una solución disolviendo 7,2 moles de HCl en 7 litros de solución. Solución 1 7,2 mol → 7 l x mol → 1 l x = 1,02 mol

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Solución 2 M = 7,2 moles KCl 7l M = 1,02 mol/l QUÍMICA

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Soluciones

CONCENTRACIONES QUÍMICAS

Normalidad (N): Indica el número de equivalentes de soluto en un litro de solución. x eq → 1l o 1000 ml solución

𝑵=

𝒏𝒖𝒎𝒆𝒓𝒐 𝒅𝒆 𝒆𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒍 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒄𝒊𝒐𝒏

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CONCENTRACIONES QUÍMICAS El equivalente-gramo de un ácido es igual a su peso molecular dividido por el número de los átomos de hidrógeno contenidos en su molécula y capaces de ser sustituidos por un metal; El peso molecular del H3PO4 es igual a 98,00 g/mol, y su equivalente:

Soluciones

e𝐪𝐮𝐢𝐯𝐚𝐥𝐞𝐧𝐭𝐞 𝐠𝐫𝐚𝐦𝐨 =

𝒈 𝒎𝒐𝒍

𝟗𝟖

𝟑 𝒆𝒒/𝒎𝒐𝒍

= 𝟑𝟐, 𝟔𝟕𝒈/𝒆𝒒

El equivalente-gramo de una base es igual a su peso molecular dividido por la valencia del metal o del número de los grupos hidroxilos contenidos en la molécula de la base; El peso molecular del Ca(OH)2 es igual a 74,09 g/mol, y su equivalente: e𝐪𝐮𝐢𝐯𝐚𝐥𝐞𝐧𝐭𝐞 𝐠𝐫𝐚𝐦𝐨 =

𝒈 𝒎𝒐𝒍

𝟕𝟒,𝟎𝟗

𝟐 𝒆𝒒/𝒎𝒐𝒍

= 𝟑𝟕, 𝟎𝟓 𝒈/𝒆𝒒

El equivalente-gramo de una sal resulta de dividir la masa de un mol por el número de cargas positivas (o el de cargas negativas) que el compuesto libere al ionizarse; El peso molecular del Al2(SO4)3 es igual a 342,14 g/mol, y su equivalente: e𝐪𝐮𝐢𝐯𝐚𝐥𝐞𝐧𝐭𝐞 𝐠𝐫𝒂𝒎𝒐 = Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

𝟑𝟏𝟒

𝒈 𝒎𝒐𝒍

𝟔 𝒆𝒒/𝒎𝒐𝒍

= 𝟓𝟕, 𝟎𝟐 𝒈/𝒆𝒒 QUÍMICA

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CONCENTRACIONES QUÍMICAS ¿Cuál es la normalidad de una solución que contiene 40 g de ácido sulfúrico en 600 ml de solución?

Soluciones

e𝐪𝐮𝐢𝐯𝐚𝐥𝐞𝐧𝐭𝐞 𝐠𝐫𝐚𝐦𝐨 =

𝟗𝟖

𝒈 𝒎𝒐𝒍

𝟐 𝒆𝒒/𝒎𝒐𝒍

= 𝟒𝟗 𝒈/𝒆𝒒

49 g H2SO4 ---------- 1 eq 40 g H2SO4 ---------- x = 0,82 eq 0,6 l ---------- 0,82 eq 1 l ---------- x = 1,37N

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CONCENTRACIONES QUÍMICAS

Soluciones

Molalidad (m): número de moles de soluto por kilogramo de disolvente. x moles → 1Kg o 1000 g disolvente 𝒎=

𝒏𝒖𝒎𝒆𝒓𝒐 𝒅𝒆 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 𝟏 𝒌𝒈 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕𝒆

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Soluciones

CONCENTRACIONES QUÍMICAS Una solución de ácido clorhídrico contiene 36 % p/p de ácido clorhídrico. Calcular la molalidad de ácido clorhídrico en la solución. Que la solución sea del 36 % p/p implica que contiene 36g de HCl en 100g de solución. Masa de solución = masa de soluto + masa de disolvente Masa de disolvente = masa de solución – masa de soluto Masa de disolvente = 100 g - 36 g = 64g 36,5g de HCl --------- 1 mol 36g de HCl --------- x = 0,99 moles de HCl 64 g de disolvente --------- 0,99 moles 1000 g de disolvente --------- x= 15 molal 𝒎=

𝟎, 𝟗𝟗 𝒎𝒐𝒍 𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 = 𝟏𝟓 𝒎 𝟎, 𝟎𝟔𝟒 𝒌𝒈

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Fracción molar (X)

Soluciones

Expresa la concentración en función de cada uno de los componentes de la solución, relaciona el n° de moles de cada uno de los componentes con el n° total de moles de todas las sustancias presentes en la solución. 𝑿𝒊 =

𝒏𝒖𝒎𝒆𝒓𝒐 𝒅𝒆 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒅𝒆𝒍 𝒄𝒐𝒎𝒑𝒐𝒏𝒆𝒏𝒕𝒆 "𝒊" 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍𝒆𝒔

Una solución gaseosa contiene 2 g de helio y 4 g de oxígeno. ¿Cuáles son las fracciones molares de helio y oxígeno en la solución?

4 g He ---------- 1 mol He

32 g de O2 ---------- 1 mol O2

2 g He ---------- x = 0,5 mol He

4 g de O2 ---------- x = 0,125 mol O2

n totales = 0,5 mol + 0,125 mol = 0,625 mol 𝑿𝑯𝒆 =

𝟎, 𝟓 𝒎𝒐𝒍 𝑯𝒆𝒍𝒊𝒐 = 𝟎, 𝟖 𝟎, 𝟔𝟐𝟓 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔

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𝑿𝑶𝟐 =

𝟎, 𝟏𝟐𝟓 𝒎𝒐𝒍 𝒐𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝟎, 𝟐 𝟎, 𝟔𝟐𝟓 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 QUÍMICA

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Diluciones Es muy frecuente preparar soluciones menos concentradas a partir de otras mas concentradas por adicion de solvente. En un proceso de dilución se conserva la cantidad de soluto Cantidad de soluto de la solución inicial = cantidad de soluto en la solución final

Soluciones

Vi . Ci = Vf . Cf

dilución

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Diluciones

Soluciones

Ejemplo: ¿Que concentración tiene la solución resultante de diluir 39 ml de disolución de glucosa 0,25 M por agregado de agua hasta 750 ml? Podemos despejar la fórmula:

𝑴𝒇 =

𝑽𝒊 . 𝑴 𝒊 𝑽𝒇

𝑴𝒇 =

𝟑𝟗 𝒎𝒍 . 𝟎, 𝟐𝟓 𝑴 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟑 𝑴 𝟕𝟓𝟎 𝒎𝒍

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Actividades 1. La solubilidad del KCl en agua es de 34 g/100 g de agua a 20 °C. En el laboratorio, un alumno añade 75 g de KCl a 200 g de agua a una temperatura de 20 °C. a) ¿Cuánto KCl se disolverá? b) La disolución resultante, ¿será saturada o no saturada? c) ¿Cuál es la masa del posible exceso de KCl que permanece sin disolver en el fondo del recipiente? 2. Un compuesto de carbono, sodio y oxígeno contiene, en masa, 11,3% de carbono y 45,3% de oxígeno. a) calcular la masa de sodio en 50 g del compuesto. b) Cuando se agrega 150 ml de agua (ρ = 1 g/ml) a 23 g del compuesto se obtiene un sistema homogéneo. Calcular el % m/m (p/p) del compuesto en el sistema. 3. Se mezclaron 7,20 g de yodo sólido I2, con 60,0 ml de tetracloruro de carbono líquido, CCl4 (ρ = 1,59 g/ml). El sistema final consistió en 6,50 g de yodo sin disolver y una solución de I2 en CCl4. a) Calcular la composición centesimal del sistema. b) Calcular el % p/p de yodo en la solución obtenida. c) Que concentración molar tiene la solución (suponga volumen despreciable el del I2) 4. Una disolución salina fisiológica contiene 154 meq/l de NaCl. ¿Cuántos moles de NaCl hay en 1,00 l de disolución? 5. Una disolución para reponer la pérdida de potasio contiene 40 meq/l de KCl. ¿Cuántos moles de KCl hay en 1,5 l de disolución? 6. Calcula el porcentaje en peso (% p/p) de una disolución que contiene 15,5 g de sulfato de sodio y 75,5 g de agua. 7. ¿Cuántos gramos de carbonato de potasio contienen 750 ml de una disolución de carbonato de potasio al 3,5% (p/v)? 8. Una paciente es alimentada mediante líquidos administrados por la vena cava. Cada 12 horas se le administran 500 ml de una disolución que contiene aminoácidos (proteínas) al 5,0% (p/v) y glucosa (carbohidratos) al 20% (p/v) junto a otros 500 ml de una disolución de grasas (lípidos) al 10% (p/v). a) ¿Cuántos gramos de aminoácidos, glucosa y lípidos se le administran a la paciente al día?

b) ¿Cuántas kilocalorías recibe cada día? 9. Un brandy tiene un contenido en alcohol del 40,0% (m/v). ¿Cuántos mililitros de alcohol contienen 750 ml de brandy? 10. ¿Cuántos mililitros de una disolución de alcohol etílico al 12% (v/v) se necesitan para obtener 4,5 ml de alcohol etílico puro? 11. ¿Cuántos litros de disolución de glucosa al 5% (v/v) se necesitan para obtener 75 g de glucosa? 12. Si trabajases en un laboratorio, ¿cómo prepararías 0,250 l de una disolución de KCl 2,00 M? 13. ¿Cuál es la molaridad de una disolución que contiene 15,6 g de KCl en un volumen de 274 ml? 14. Se ha preparado una disolución con 70,0 g de ácido nítrico y 130,0 g de agua, con una densidad de 1,21 g/ml: a) ¿Cuál es el porcentaje en masa (% p/p) de la disolución de ácido nítrico? b) ¿Cuál es el volumen total de la disolución? c) ¿Cuál es su porcentaje en masa/volumen (% p/v)? d) ¿Cuál es su molaridad (M)? 15. ¿Cuál es la molaridad de una disolución de NaOH al 15% (m/v)? 16. ¿Cuántos gramos de soluto contienen las siguientes disoluciones? a) 2,5 l de nitrato de aluminio 3,0 M b) 75 ml de C6H12O6 0,50 M c) 235 ml de LiCl 1,80 M 17. ¿Cuántos mililitros de las siguientes disoluciones contienen 25.0 g de NaOH? a) KOH 2,50 M b)KOH 0,750 M c) KOH 5,60 M 18. Determinado antiácido contiene hidróxido de aluminio, ¿Cuántos mililitros de ácido clorhídrico 6,00 M reaccionarán completamente con 60,0 ml de hidróxido de aluminio 1,00 M? 19. Calcular la molaridad y normalidad de la solución que contiene 10 g de NaCN en 250 ml de solución. 20. Calcular la molaridad y la normalidad de una solución que contiene 9.8 gramos de ácido sulfúrico en un litro de solución.

21. ¿Qué cantidades de soluto y solvente necesita para preparar una solución acuosa 1.5 molal (1.5 m) de KOH? 22. Calcula la fracción molar de un ácido sulfúrico comercial del 95% en masa y densidad de 1,83 g/cm3 23. Calcula la Molaridad , molalidad y fracción molar de un ácido nítrico comercial del 30% en masa y densidad de 1,41g/cm3 24. En una botella de ácido clorhídrico concentrado figuran los siguientes datos: 36 % en masa de HCl, densidad 1,18 g/ml. Calcula: a) La molaridad, molalidad y fracción molar del ácido. b) El volumen de este ácido que se necesita para preparar 1 l de disolución 2 M. 25. Una disolución de hidróxido de potasio contiene 22,4 g de la base en 400 cm3 de disolución. Se toman 100 cm3 de dicha disolución, cuya densidad es 1,01 g/cm3 a los que se añaden 200 cm3 de otra disolución 1,2 M de la misma sustancia, y 10 cm3 de agua. a) ¿Cuál será la molalidad, fracción molar y tanto por ciento en peso de la disolución inicial de KOH? b) ¿Cuántos gramos de soluto habrá en 20 cm3 de la nueva disolución, suponiendo que los volúmenes son aditivos? 26. Se quiere preparar una disolución de H2SO4 del 20 % y densidad 1,14 g/ml a partir de una disolución concentrada del 98 % y densidad 1,84 g/ml a) Determina la molaridad de la disolución concentrada. b) Calcula la cantidad, en volumen, de H2SO4 concentrado que hay que tomar para preparar 100 ml de la disolución diluida. c) Escribe como procedería en la preparación de la disolución diluida, citando el material de laboratorio que utilizaría.

Cinética Química

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Contenidos Cinética: Velocidad de una reacción química. Factores que modifican la velocidad de una reacción. Catalizadores. Energía de activación.

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CONCEPTOS BÁSICOS

Cinética Química

Es la rama de la química que estudia la velocidad de las reacciones y sus mecanismos.

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CONCEPTOS BÁSICOS

B

tiempo

Número de moléculas

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A

moléculas A

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moléculas B

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Cinética Química

CONCEPTOS BÁSICOS

La velocidad de reacción puede representarse como los cambios de concentración de los reactivos o los productos. Puede determinarse a partir de la: • Desaparición de uno de los reactivos por unidad de tiempo • Aparición de uno de los productos que se forman por unidad de tiempo. En lugar de cantidad de sustancia (en moles), se utilizan casi siempre concentraciones, expresada normalmente en mol/litro. Como unidad de tiempo se emplea generalmente el segundo. Por tanto la velocidad de reacción se expresa normalmente en mol/litro/s (o M/L).

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CONCEPTOS BÁSICOS

Cinética Química

A

B

tiempo

Por convención, las velocidades siempre se expresan como cantidades positivas. Como [A] disminuye con el tiempo, [A] es un numero negativo. Utilizamos el signo negativo para convertir el [A] negativo en una velocidad positiva. Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

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VELOCIDAD DE REACCIÓN Y ESTEQUIMOMETRIA

Cinética Química

aA + bB velocidad = -

1

[A]

a

t

=-

cC + dD

1

[B]

b

t

=

1

[C]

c

t

=

1

[D]

d

t

Ejemplo: Expresar la velocidad de la siguiente reacción química en función de la concentración de cada una de las especies implicadas en la reacción: 4 NH3 (g) + 3 O2 (g)  2 N2 (g) + 6 H2O (g)

v=–

Δ[NH3] 4 Δt

=–

Δ[O2] 3Δt

=

Δ[N2] 2 Δt

=

Δ[H2O] 6Δt

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VELOCIDAD PROMEDIO Para una reacción hipotética:

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A B

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Velocidad promedio (secante)

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VELOCIDAD INSTANTÁNEA Para una reacción hipotética:

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A P

La velocidad de las reacciones químicas varía bastante con el tiempo. Esto hace que tengamos que utilizar el concepto de velocidad instantánea para un tiempo dado, t, que se define como la derivada de la concentración (de un reactivo o de un producto) con respecto al tiempo. Si se aplica el límite a la función, con t2 tendiendo a t1 (t2  t1, o t  0):

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Cinética Química

EJEMPLO

Br2 (ac) + HCOOH (ac)

Rojo

2Br- (ac) + 2H+ (ac) + CO2 (g)

tiempo

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Incoloro

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EJEMPLO

velocidad

velocidad

velocidad

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EJEMPLO

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Utilizando los datos de la tabla anterior, podemos calcular la velocidad promedio del primer intervalo de 50 s como sigue:

velocidad

velocidad

Velocidad media

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EJEMPLO

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velocidad

Cuando la concentración del bromo se reduce a la mitad, la velocidad de la reacción también lo hace. Por tanto, la velocidad es directamente proporcional a la concentración de Br2, es decir k se conoce como constante de velocidad, una constante de la proporcionalidad entre la velocidad velocidad de la reacción y la concentración del reactivo. Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

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VELOCIDAD INSTANTÁNEA

𝒗𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 𝑩𝒓

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𝒌=

Química (1S, Grado Biología) UAM 4. Cinética química

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Velocidad de reacción y estequiometría

AB

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𝒗𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 = −

𝚫𝑨 𝚫𝑩 = 𝚫𝒕 𝚫𝒕

Para reacciones más complejas, debemos ser muy cuidadosos para escribir la expresión de la velocidad. Considere, por ejemplo, la reacción

2A  B En ella desaparecen dos moles de A por cada mol de B que se forma; esto es, la velocidad con la cual se forma B es la mitad de la velocidad con la cual A desaparece. De esta manera, la velocidad puede expresarse como

𝒗𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 = −

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𝟏 𝚫𝑨 𝚫𝑩 ó𝒗= 𝟐 𝚫𝒕 𝚫𝒕

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Velocidad de reacción y estequiometria

velocidad

velocidad

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Cinética Química

Velocidad de reacción y estequiometría

Suponga que en un momento durante la reacción, el oxigeno molecular esta reaccionando con una velocidad de 0,024 M/s. a) ¿Con que velocidad se esta formando el pentoxido de nitrógeno. B) ¿Con que velocidad esta reaccionando el dióxido de nitrógeno?

velocidad

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Velocidad de reacción y estequiometría

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SOLUCION: a) A partir de la expresion de velocidad anterior tenemos:

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LEY DE VELOCIDAD

Cinética Química

La ley de velocidad expresa la relación de la velocidad de una reacción con la constante de la velocidad y la concentración de los reactivos, elevados a alguna potencia. Para la reacción general

velocidad donde x y y son números que se determinan experimentalmente. Observe que, en general, x y y no son iguales a los coeficientes estequiométricos a y b.

Orden global = x + y.

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LEY DE VELOCIDAD

La reacción es de primer orden respecto de F2, de primer orden respecto a ClO2 y (1 + 1) o de segundo orden global.

velocidad

velocidad

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LEY DE VELOCIDAD

A partir de los siguientes datos, medidos a dicha temperatura, determine: a) ley de velocidad, b) su constante de velocidad, c) la velocidad de la reacción cuando NO = 12.0 x 10-3 M y H2 = 6.0 x 10-3 M

velocidad

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ORDEN DE REACCIÓN

Reacciones de primer orden

Cinética Química

Una reacción de primer orden es una reacción cuya velocidad depende de la concentración de un reactivo elevada a la primera potencia. En una reacción de primer orden del tipo A  producto Δ𝐴 Δ𝑡

La velocidad será:

𝑣=−

A partir de la ley de velocidad:

𝑣=𝑘 𝐴

Para obtener las unidades de k:

𝑘=

𝑣 𝐴

=

𝑀/𝑠 𝑀

= 𝑠 −1

Al combinar las dos primeras ecuaciones para la velocidad obtenemos: Δ𝐴

− =𝑘 𝐴 Δ𝑡 Mediante el calculo, esto es reordenando esta expresión e integrando se obtiene la ley integrada de velocidad:

𝒍𝒏

𝑨𝒕 = −𝒌𝒕 𝑨𝟎

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ORDEN DE REACCIÓN

Características de una reacción de primer orden: a) disminución de la concentración del reactivo con el tiempo b) Grafica de ln At contra t. Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

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TIEMPO DE VIDA MEDIA Vida media de reacción Otra medición de la velocidad de una reacción, que se relaciona con la concentración y el tiempo, es la vida media, t1/2, que es el tiempo requerido para que la concentración de un reactivo disminuya a la mitad de su valor inicial. Podemos obtener una expresión de t1/2 para una reacción de primer orden de la siguiente manera:

La vida media de una reacción de primer orden es independiente de la concentración inicial del reactivo

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La descomposición del etano (C2H6) en radicales libres metilo es una reacción de primer orden, cuya constante de velocidad es 5,36 x 10-4 s-1 a 700 C:

Para una reacción de primer orden, solo necesitamos la constante de velocidad para calcular la vida media de la reacción:

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REACCIONES DE ORDEN 2 Una reacción de segundo orden es una reacción cuya velocidad depende de la concentración de uno de los reactivos elevada a la segunda potencia o de la concentración de dos reactivos diferentes, cada uno elevado a la primera potencia. El tipo más sencillo comprende sólo una clase de molécula como reactivo:

Cinética Química

A  producto La velocidad será: 𝑣=−

Δ𝐴 Δ𝑡

A partir de la ley de velocidad: 𝑣=𝑘 𝐴 Para obtener las unidades de k: 𝑘=

2

𝑣 𝑀/𝑠 = = 𝑀−1 𝑠 −1 𝐴2 𝑀2

Al combinar las dos primeras ecuaciones para la velocidad obtenemos: Δ𝐴

− =𝑘 𝐴 2 Δ𝑡 Mediante el calculo, esto es reordenando esta expresión e integrando se obtiene la ley integrada de velocidad:

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REACCIONES DE ORDEN 2

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Podemos obtener una ecuación para la vida media de una reacción de segundo orden al establecer [A]t = [A]0/2 en la ecuación (13.7).

Observe que la vida media de una reacción de segundo orden es inversamente proporcional a la concentración inicial del reactivo.

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REACCIONES DE ORDEN 0 Reacciones de orden cero Las reacciones de primero y de segundo orden son los tipos de reacciones más conocidas. Las reacciones de orden cero son poco comunes. Para una reacción de orden cero

Cinética Química

A  producto 𝑣=𝑘 𝐴

0

Por tanto, la velocidad de una reacción de orden cero es una constante, independiente de la concentración de los reactivos. Mediante el cálculo, se puede obtener la ecuación integrada de velocidad para una reacción de orden cero:

Para calcular el tiempo de vida media de una reaccion de orden cero, establecemos que:

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Factores que afectan a la velocidad

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Factores que influyen en la velocidad de reacción • Naturaleza de las sustancias. • Estado físico: Las reacciones son más rápidas si los reactivos son gaseosos o están en disolución. • Superficie de contacto o grado de pulverización (en el caso de sólidos): En las reacciones heterogéneas la velocidad dependerá de la superficie de contacto entre ambas fases, siendo mayor cuanto mayor es el estado de división. • Concentración de los reactivos: Al aumentar la concentración aumenta la velocidad.

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• Superficie de contacto o grado de pulverización (en el caso de sólidos)

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* Concentración de los reactivos La velocidad de la reacción se incrementa al aumentar la concentración de los reactivos, ya que aumenta el número de choques entre ellos.

diluida Curso de Nivelación Ingreso Medicina 2016 – FCM – UNSE

concentrada QUÍMICA

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• Temperatura. Un incremento de la temperatura provoca un incremento en la energía cinética de las moléculas, lo que hace que sea mayor el número de moléculas que alcanza la energía de activación.

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Reacción entre CaCO3 y HCl con formación de CO2, izquierda: 0 °C, derecha: 50 °C

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Dependencia de la constante de velocidad respecto a la temperatura Constante de velocidad

velocidad Constante de Química Cinética

−𝑬𝒂

𝒌 = 𝑨 . 𝒆( 𝑹𝑻 ) (Ecuación de Arrhenius)

Ea es la energía de activación (J/mol) R es la constante de gas (8.314 J/K . mol) T es la temperatura absoluta A es el factor de frecuencia Temperatura

𝐥𝐧 𝒌 = −

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𝑬𝒂 𝟏 + 𝐥𝐧 𝑨 𝑹 𝑻

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𝑬𝒂 𝟏 + 𝐥𝐧 𝑨 𝑹 𝑻

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𝐥𝐧 𝒌 = −

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Factores que influyen en la velocidad de reacción

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Catalizadores • Intervienen en alguna etapa de la reacción pero no se modifican pues se recuperan al final y no aparece en la ecuación global ajustada. • Modifican el mecanismo y por tanto Ea. • No modifican las constantes de los equilibrios. • Pueden ser: – Positivos: hacen que “v”  pues consiguen que Ea. – Negativos: hacen que “v”  pues consiguen que Ea. • Los catalizadores también pueden clasificarse en: – Homogéneos: en la misma fase que los reactivos. – Heterogéneos: se encuentra en distinta fase.

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Ea

k

Energía potencial

Energía potencial

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k = A • exp( -Ea/RT )

sin catalizador

catalizador

Avance de la reacción

Avance de la reacción

velocidadcon catalizador > velocidadsin catalizador

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Catalizador Reacción no catalizada Reacción catalizada

Complejo activado

Complejo activado Energía de activación

Ea

Energía de activación Productos

Reactivos

H>0

H

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