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Taller de Química I 

 

Semana 1 y 2

 

Temario  1. Introducción a la Química   1.1. Definición del concepto Química   1.2. Breve historia de la Química   1.3. Conoce la relación de la Química con otras ciencias   1.4. El método científico   1.5. Riesgos y beneficios de la Química           2. Propiedades de la materia  2.1. Reconoce las propiedades de la  materia       2.1.1. Características y manifestaciones de la materia      2.1.2. Propiedades de la materia      2.1.3. Estados de agregación de la materia      2.1.4. Cambios de estado de la materia      2.1.5. Clasificación química de la materia  2.2. Describe las características de los diferentes tipos de energía       2.2.1. Manifestaciones de la energía      2.2.2. Beneficios y riesgos en el consumo de la  energía  2.3. Describe las características de los cambios de la materia       2.3.1. Cambio físico      2.3.2. Cambio químico      2.3.3. Cambio nuclear    3. El modelo atómico y sus aplicaciones  3.1.   Describe las aportaciones al modelo atómico actual    3.1.1.  El modelo atómico de Dalton   3.1.2.  El modelo atómico de Thompson                       3.1.3.  El modelo atómico de Rutherford   3.1.4.  Modelo atómico de James Chadwick   3.1.5.  Número atómico, número de masa y masa atómica                       3.1.6.  Isótopos y sus aplicaciones                       3.1.7.  Modelo actual  y  los números cuánticos (n, l, m, s)                       3.1.8.  Subniveles de energía y orbitales                       3.1.9.  Reglas para elaborar configuraciones electrónicas y diagramas de                                         orbitales.  4. Antecedentes históricos de la clasificación de  los elementos  4.1. Nociones de grupo, periodo y bloque, aplicadas a los elementos químicos    en la tabla periódica actual  4.2. Propiedades periódicas (electronegatividad,  energía de ionización, afinidad   electrónica, radio y  volumen  atómico)  y su variación en la tabla periódica  4.3. Caracteriza la unidad e importancia de los metales   y no metales para la           vida socioeconómica del país         4.3.1. Importancia de los minerales en México     

Semana 1  1  Universidad CNCI de México   

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Sesión 1  Los temas a revisar el día de hoy son:  1. Introducción a la Química      1.1. Definición del concepto Química  1.2. Breve historia de la Química  1.3. Conoce la relación de la Química con otras ciencias      1. Introducción a la Química        ¡La química está en todas partes! Todo lo que puedes tocar, ver u oler contiene una o  más sustancias químicas. Vivimos en un mundo de sustancias químicas.    Una  sustancia  química  es  cualquier  material  con  una  composición  definida,  sin  importar su procedencia.    Hoy en día se conocen más de 25 millones de sustancias químicas. Aprender sobre el  mundo que nos rodea puede conducirnos a invenciones interesantes, útiles  y a nuevas  tecnologías.     En tu vida diaria, puedes observar constantemente cambios como la fermentación de  los  alimentos  (queso,  yogurt,  entre  otros)  o  darte  cuenta  que  los  alimentos  que  consumes  se  transforman  dentro  de  tu  cuerpo,  aunque  no  los  puedas  ver.  Puedes  encontrar las respuestas a estas preguntas y a muchas más por medio del estudio de la  Química.    1.1. Definición del concepto Química  La Química es definida como la ciencia que se ocupa de los materiales que se pueden  encontrar  en  el  Universo  y  las  transformaciones  que  estos  sufren.  Su  estudio  es  de  gran  importancia  para  el  ser  humano,  ya  que  se  aplica  a  todo  lo  que  lo  rodea.  Por  ejemplo, el lápiz que utilizas, tu cuaderno, el perfume que usas, la ropa que vistes, tus  zapatos, los alimentos que ingieres y los compuestos que respiras como el aire, todo.   Esta disciplina permite entender muchos de los fenómenos que observamos y también  aprender  a  intervenir    en  ellos  para  nuestro  beneficio.  Esta  ciencia  está  presente  en  medicinas,  vitaminas,  pinturas,  pegamentos,  productos  de  limpieza,  materiales  de  construcción, automóviles, equipo electrónico, deportivo y cualquier cosa que puedas  comprar, usar y comer. Todos los objetos que usas en tu vida están hechos a base de  procesos químicos.   Como ves, vivimos de la Química, las reacciones y sustancias que hacen posible la vida  son a través de la Química.   1.2. Breve historia de la Química  2  Universidad CNCI de México   

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La  Química  Q com mo  ciencia  no  surgió ó  de  la  noche  a  la  mañana,  m si  no  que  se e  fue  desarrollando  en  e la  antigü üedad  en  la  medida  que  q el  hom mbre  buscaba  satisfacer  su  osidad acercca de la naturaleza y ell origen del Universo. curio Las  primeras  p exxperiencias  del  ser  humano  como o  químico  se  s dieron  ccon  la  utilización  del  fuego  f en  laa  transform mación  de  la  materia,,  la  obtencción  de  hieerro  a  partiir  del  mineeral y de vid drio a partir de arena,, son claross ejemplos.  Poco a pocco el homb bre se  dio ccuenta de q que otras su ustancias taambién tien nen este po oder de transformació ón. Se  dediccó un gran  empeño en n buscar una sustancia que transfformara un  metal en o oro, lo  que lllevó a la creación de laa alquimia.   Los aalquimistass tenían com mo fin la bú úsqueda de  la piedra  filoso ofal,  que  lees  permitiríaa  transform mar  diversoss  metales  en oro, curar cu ualquier enffermedad yy rejuvenece erse ellos  mism mos  

 

Los  filósofos  f grriegos  y  loss  alquimistaas  del  siglo o  V  a.  C.  peensaban  qu ue  la  materria  se  comp pone de 4 eelementos:  tierra, aire e, fuego y aagua. Esta teoría estuvvo presente e toda  la Ed dad Media (hasta el siglo XV d.C. aproximadam mente).   La  Química  Q surgge  en  el  sigglo  XVII,  el  alquimistaa  se  había  convertido  c en  químico o  y  la  alquiimia había p pasado a seer la cienciaa Química. LLa alquimia dejó un leggado imporrtante  a la  química acttual, como  el perfeccionamiento  de los diveersos métod dos que usamos  (desttilación, cristalización,, sublimació ón y combu ustión).   Dimiitri  Mendelleiev  (1834 4  ‐1907).  Realizó  R la  primera  versión  de  la  tabla  periódica  moderna.  ortantes con ntribuciones para la co omprensión de la  Nielss Bhor (1865 ‐1962). Reealizó impo estru uctura del átomo.  Aunq que la quím mica es una cciencia anceestral, sus ffundamento os moderno os se instruyyeron  en  el  siglo  XI  y  XX  cuando o  los  avancees  tecnológgicos  e  intelectuales  permitieron  a  los  cienttíficos separar sustanccias en com mponentes aaún más peequeños y p por consigu uiente  explicar muchass de las caraacterísticas físicas y quíímicas.  Robe ert Boyle (1 1627 ‐1691)) fue un graan líder en  el desarrolllo de la quíímica, publicó su  libro: “The scep ptical chymistk” (El Qu uímico escéptico), en 1 1961, dondee explica qu ue las  sustaancias a las que llamó elementos,, no se pued den descom mponer en aalgo más sim mple;  tamb bién mencio ona que si sse combinan n dos o más elemento os se formarría una susttancia  comp pletamentee diferente aa la que se lllamaría com mpuesto.  Anto onie  Lavoisier  (1743  ‐1794)  ‐ quím mico  francé és,  realizó  una ttabla de 33 3 elementoss en el prim mer texto de e Química  moderno,  llam mado  “Tratado  eleme ental  de  Química”  Q (1789 9),  algunoss  de  estos  materiales  m no  eran  elementos,  pero  Lavoisier  fue  el  primero  en  e poner  nombres  modernos y sisttemáticos. LLavoisier deescubrió que cuando  bón  mineral,  se  comb bina  con  el  oxígeno  se  quema  carb para  formar dió óxido de carbono, fue  el primero en saber  3  Universsidad CNCI dde México   

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el  ro ol  que  juegga  el  oxígeeno  en  la  combustión c n.  Por  su  trabaajo  enfocad do  a  estab blecer  a  la  química  como  una  cienccia  cuantitaativa  se  lee  consideraa  “El  padrre  de  la  Quím mica Moderrna”. 

Prácctica 1  Instrrucciones: C Contesta lass siguientes preguntas en tu cuadeerno de apu untes.  1.‐ ¿P Por qué se d dice que la química es una cienciaa fundamen ntal?    2.‐ Elabora un d diagrama do onde se mu uestren en  orden cron nológico loss anteceden ntes y  las principales aaportaciones del desarrrollo de la q química.    3.‐  ¿Cuáles  de  los  método os    importaantes  que  surgieron  s a   partir  dee  la  alquimia  los  a  aplicas a tu vidaa diaria?    4.‐ ¿C Cuáles son los principaales retos paara la químiica en esta década?    1.3. C Conoce la rrelación de la Química con otras cciencias    Si an nalizas los o objetos y prroductos qu ue usas en  tu vida diaria  entenderás  quee  en  su  obtención  o  o producció ón  se  apliccan  cono ocimientos d de diferentees ciencias. Los  problemas  graves  que  enfrentaamos  son  innumerables,  que  la  escasez  de  los  alimentos,  la  aparició ón  de  nuevvas  aunq enfermedades,  el  agotam miento  de  las  fuentes  de  energgía  convvencionales  y  el  deeterioro  del  ambien nte,  son  las  princcipales preo ocupacioness de la quím mica actual. Adem más  de  serr  una  cienccia,  la  Quím mica  sirve  a  otras  cieencias  y  a  lla  industriaa.  Los  princcipios químicos contrib buyen al esttudio de la Física, Biolo ogía, Geolo ogía, Agricultura,  Ingen niería, Med dicina, Ecolo ogía, Astron nomía y mu uchas otras disciplinas.  En  la  Biología,,  tiene  unaa  muy  esttrecha  relación,  porque  en  los  seres  vivo os  se  desarrollan  unaa  amplísimaa  variedad  de  reaccion nes  químicas  y  la  matteria  en  esstudio  porciona  conocimiento os básicos para entenderlas y pred decirlas.   prop Muchos  procesos  químico os  también  se  cuantificcan.  Para  ello  e las  apo ortaciones  de  d las  mate emáticas,  son  absolutaamente  neccesarias,  de esde  las  sim mples  sumaas  y  restas  hasta  modelos  matem máticos  dee  alta  complejidad  uttilizados  paara  describ bir  la  estru uctura 

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atómica  y  los  mecanismos  de  reacción,  estos    son  ejemplos  de  cómo  interactúan  ambas ciencias.  En  áreas  como  la  medicina,  la  química  ha  permitido  comprender  como  actúan  las  plantas medicinales usadas en ciertos pueblos o comunidades, ya que no sólo tienen  un uso medicinal, también se obtienen de ellas tintes, saborizantes y otros productos.  Otro  logro  en  el  área  de  las  ciencias  es  la  Nanociencia  y  sus  aplicaciones  en  la   Nanotecnología,  las  cuales  se  dedican  al  conocimiento  de  los  procesos  biológicos,  químicos  y  físicos  a  nivel  molecular,  y  en  un  futuro  se  convertirán  en  una  de  las  revoluciones científicas más importantes para la humanidad.   La Química se relaciona con la Geografía, al momento de estudiar cómo está formada  la corteza terrestre para entender los fenómenos que se llevan a cabo en ella o para la  búsqueda de recursos naturales.  La Química y la Física son ciencias complementarias. ¿Sabías que la teoría atómica fue  hecha  por  físicos?  Otro  ejemplo  son  las  reacciones  nucleares  para  producir  energía  nuclear  y  después  transformarla  en  energía  eléctrica  para  uso  doméstico,  como  consecuencia  de  este  proceso  se  producen  residuos  radiactivos  de  lenta  desintegración.  La Química y la Astronomía tienen múltiples puntos de o. Un ejemplo claro lo  tenemos  cuando  el  astrónomo  requiere  conocer  la  edad  y  la  composición  de  las  estrellas que se encuentran a años luz de distancia. Analizando la luz que nos llega de  ellas ha sido posible calcular la distancia a la que se encuentran de nuestro planeta y  etapa de desarrollo.  Igualmente con la Arqueología, se utiliza para descifrar datos e interrogantes como la  antigüedad  de  piezas  (jarrones,  armas,  cascos).  La  exactitud  se  logra  por  medio  de  métodos químicos como el del carbono 14.  En el área de la Ingeniería, la química hace posible la alta tecnología desde los chips  de computadora hasta los cristales líquidos de tu televisión y calculadora.  Aunque hay una gran variedad de ramas de la química, las principales divisiones son:  •

 Química  Aplicada.  Estudia  las  propiedades  de  cada  una  de  las  sustancias  en  particular, desde el punto de vista útil medicinal, agrícola, industrial, etc. 

•

 Química Inorgánica. Estudia las sustancias que provienen del reino mineral. 

•

 Química  Orgánica.  Estudia  principalmente  los  compuestos  que  provienen  de   seres vivos, animales y vegetales. 

•

 Fisicoquímica. Estudia la materia empleando conceptos físicos.  

•

 Bioquímica.  Es  la  ciencia  que  estudia  los  componentes  químicos  de  los  seres  vivos,  especialmente  las  proteínas,  carbohidratos,  lípidos  y  ácidos  nucleicos,  además de otras pequeñas moléculas presentes en las células.  5  Universidad CNCI de México 

 

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La  química  tiene  un  papel  fundamental  para  la  comprensión  de  procesos  y  descubrimientos que formarán parte de las soluciones a los problemas. 

Práctica 2  Instrucciones:  lee  los  siguientes  párrafos  y  señala  en  la  línea  cuál  o  cuáles  ciencias  mencionadas se relacionan con la Química en cada caso.  1.‐  En  la  combustión  de  los  automóviles  se  liberan  sustancias  contaminantes  que  ocasionan graves perjuicios a la comunidad, por lo que las dependencias de gobierno  implementan medidas de control para minimizar efectos.      2.‐ Bangladesh es el séptimo país más populoso del mundo, y decenas de millones de  sus ciudadanos han sido expuestos al arsénico en el agua durante las últimas décadas.  Alrededor de 3.000 bangladeshíes mueren de cáncer inducido por arsénico cada año, y  hoy  en  día  millones  de  personas  en  el  país  viven  con  envenenamiento  por  arsénico,  que se manifiesta como lesiones de la piel y trastornos neurológicos,   enfermedades  cardiovasculares y pulmonares, además de cáncer.       3.‐  Usando  el  radiotelescopio  Robert  C.  Byrd  de  Green  Bank  (GBT  por  sus  siglas  en  inglés), ubicado en Virginia Estados Unidos, se ha estudiado los precursores químicos  de  la  vida.  Estos  nuevos  descubrimientos  están  ayudando  a  los  científicos  a  desentrañar  los  secretos  de  como  los  precursores  moleculares  de  la  vida  pueden  formarse en las nubes gigantes de gas y polvo donde nacen las estrellas y planetas.                      6  Universidad CNCI de México   

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Sesión 2    Los temas a revisar el día de hoy son:  1.4.  El método científico  1.5. Riesgos y beneficios de la Química    1.4.  El método científico  Debido a que la ciencia tiene como objetivo la explicación de las causas y los efectos de  lo  que  ocurren  en  nuestro  alrededor,  ha  sido  necesario  establecer  una  serie  de  procedimientos  llamados  Método  Científico.  Éste  es  el  proceso  central  de  las  investigaciones científicas.    Pasos para el Método científico:    1. Efectuar  Observaciones:  describir  y  medir  algún  evento  de  la  naturaleza.  Los  datos  son  las  observaciones  basadas  en  las  mediciones  cualitativas  (la  casa  es  blanca, el aluminio es plateado); o bien cuantitativas (el agua hierve a  100ºC, el  árbol mide 10 mts).  2.  Formular Hipótesis: es una explicación posible a la observación.  3.  Llevar a cabo Experimentos: es un procedimiento para explicar la hipótesis.   Regularmente se realizan muchos experimentos para recopilar una gran cantidad  de datos, si los resultados de la experimentación no coinciden con la hipótesis, se  debe proponer una nueva hipótesis y hacer nuevamente experimentos.   4.  Teoría: son explicaciones de fenómenos fundadas en numerosas observaciones  y apoyada en numerosos experimentos, por ejemplo: el estudio del átomo, en el  cual  se  han  propuesto  un  serie  de  teorías  que  tratan  de  explicar  su  comportamiento y que hasta la fecha no se ha finalizado de estudiar.  5.    Ley:  es  un  enunciado  que  resume  hechos  experimentales  acerca  de  la  naturaleza,  cuyo  comportamiento  es  congruente  y  no  presenta  excepciones  conocidas.    Los  médicos  como  hombres  de  ciencia,  usan  el  método  científico  en  su  labor.  En  alguna  ocasión  que  te  hayas  enfermado  y  te  llevaron  al  médico,  después  de  examinarte, seguramente se determinó que siguieras un tratamiento, se incluyó el uso  de  medicamentos  para  aliviarte  o  curar  la  enfermedad  y  pidieron  que  te  realizaran  análisis para establecer un diagnóstico.    Problemas cotidianos  Instrucciones: identifica el problema de las siguientes situaciones y dale una solución  acertada.     •  Supón que necesitas realizar varios encargos en diversos lugares, como ir a una  tienda de abarrotes, al banco, alquilar un video e ir a dejar un encargo a casa de  un amigo, antes de las 3:00 p.m.   

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Siguiendo con el ejemplo de cuando necesitas hacer varios encargos antes de las 3:00  p.m.,  en  el  paso  número  uno:  identifica  el  problema  que  sería,  idear  una  ruta  para  completar el mayor número de encargos antes de la hora  establecida.   Las observaciones previas te proporcionan datos como la hora de cierre del banco y el  alquiler de videos, considera que tienes que conservar los alimentos fríos de la tienda  de abarrotes. Estos datos te aportan información acerca del  tiempo aproximado que  necesitas para ir de un lugar a otro.  Como puedes ver el mundo está lleno de problemas, simples y complejos en los cuales  aplicamos  un  razonamiento  crítico,  y  si  te  das  cuenta,  los  científicos  siguen  estos  mismos procedimientos para estudiar el mundo que nos rodea, lo importante es que el  pensamiento científico sea aplicable a cualquier aspecto de la vida.    Gráfico del Método Científico  

    Revisaremos  un  ejemplo  que  se  puede  presentar  en  nuestra  vida  cotidiana  y  que  refleja una forma simple del método científico, en su aspecto más de sentido común, a  pesar de que tenga otros aspectos anti‐intuitivos:    Imagina que te sientas en el sofá dispuesto a ver un rato la televisión y al apretar el  control a distancia, no enciende la tele. Repites la operación tres veces y nada. Miras si  el control está bien, cambias las pilas y sigue sin encenderse la TV. Te acercas a la TV y  pruebas directamente con sus botones, pero sigue sin funcionar. Compruebas si está  desconectada, pero está conectada y sin embargo no funciona.     Al caminar por la sala buscas los interruptores de la luz, pero al oprimirlos no se  encienden. Compruebas en otras habitaciones y tampoco. Sospechas que el problema  8  Universidad CNCI de México   

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está en la caja de fusibles central. Vas a inspeccionarla y descubres que había uno flojo.  Reconectas y todo funciona...  Este proceso sigue una estrategia que desarrollamos muchas veces de manera  inconsciente en la vida cotidiana, que se asemeja mucho al método científico y sirve  para ilustrarlo de forma fácil. En la explicación siguiente se explican los pasos:      Observación: detectas el problema de que no funciona la TV.    ‐Primera Hipótesis: quizás no oprimiste bien los botones del  control  o no has apuntado bien a la TV.    ‐Predicción: si la hipótesis es cierta, entonces si aprietas tres  veces  los  botones,  dirigiendo  bien  el  control,  se  debería  encender la TV.       ‐Verificación:  realizas  la prueba,  pero  no  se  enciende  la  TV,  es decir, no se confirman tus predicciones.    El experimento ha sido válido, así como la comprensión de los principios que usaste.  Esto hace que busques una nueva hipótesis en base a las observaciones derivadas del  fallo de tus predicciones, con lo que concluyes: “ya comprobé que el problema no está  en  los  botones  del  control  ni  en  la  posición  de  éste”.       ‐Segunda  Hipótesis:  no  funcionan  las  pilas  del  control.    ‐Predicción:  si  cambias  las  pilas  por  otras  nuevas  tendrá  que  funcionar  la  TV.    ‐Verificación: ya cambiaste las pilas y sigue sin funcionar la televisión.    Tu experimento y la comprensión de tu hipótesis ha sido probablemente correcta.  Como consecuencia y con la información adicional observada (que tampoco son las  pilas del control), vuelves a generar otra nueva hipótesis:    ‐Tercera hipótesis: el problema está en los botones del televisor o en la conexión.    ‐Predicción: presionando fuerte los botones y comprobando el enchufe, funcionaría el  televisor.    ‐Verificación: lo compruebas, pero siguen sin funcionar.    Con la nueva información te puedes plantear dos nuevas hipótesis: hipótesis 4a (que  el problema es del interior de la TV) o hipótesis 4b (que el problema está en el  suministro eléctrico de la casa).    9  Universidad CNCI de México   

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Es más fácil verificar las predicciones de la hipótesis 4b, la cual optas por  contrastarla.  ‐Puedes predecir que si la hipótesis 4b (fallo del suministro eléctrico de la casa) es  cierta, no deberían funcionar los interruptores de la luz de todo el piso.    ‐Verificación: en este caso es correcta porque tras probar varios interruptores, varias  veces, (replicación), éstos no funcionan.     Entonces  se  acepta  como  teoría  provisional,  que  el  fallo  del  funcionamiento  del  televisor  se  debe  al  fallo  del  suministro  eléctrico  de  la  casa.  Para  especificar  más,  plantea  varias  hipótesis  adicionales  y  opta  por  la  hipótesis  de  que  han  fallado  los  fusibles  de  la  caja  de  suministro  eléctrico,  porque  parece  la  más  simple  y  fácil  de  contrastar.    ‐Predicción: si miras en la caja de suministro eléctrico, veras el dispositivo en posición  "off" y al corregirlo funcionarán los interruptores, así como la televisión.    ‐Verificación: lo compruebas y se confirma la posición "off" del dispositivo. Lo corriges    y funcionan todas las luces del piso y la televisión.    Esta  explicación  es  lo  que  solemos  hacer  casi  siempre  de  forma  inconsciente.  El  ejemplo se puede ver en muchos aspectos de nuestra vida y nos sirve para ilustrar el  método científico en sus aspectos más cercanos a nosotros.   

Práctica 3    Instrucciones:  realiza  la  siguiente  lectura  y  contesta  las  preguntas  que  están  al  finalizarla.    La trágica carne asada  Tu  mejor  amigo  organizó  una  carne  asada  en  el  patio  de  su  casa,  realizadas  las  compras necesarias, tu amigo se dispuso a prender el carbón con un poco de gasolina  que extrajo de su carro en un pequeño recipiente, una vez impregnado el carbón de  gasolina, colocó el recipiente con sobrante sobre una pila de periódicos viejos cerca del  brasero y encendió el carbón, levantándose una gran llamarada; segundos más tarde el  recipiente  empezó  a  arder  y  muy  pronto  el  fuego  se  propagó  por  los  periódicos  llegando hasta un arbusto seco que se encontraba cerca.     ¿Al encontrarte en esa situación qué harías?     a) Tomar la manguera, abrir la llave del agua y dirigir el chorro hacia el incendio.  b) Ir por el extinguidor que traes en tu carro (considerando que el carro está cerca)  y  apagar el fuego.   c) Tomar una cobija que estaba tendida, mojarla y cubrir el fuego.    

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Explica  cómo  aplicar  los  pasos  p del  método  m cie entífico  (plaanteamiento o  del  problema,  hipóttesis,  obtención  y  reegistro  de  información,  experim mentación,  contrastaciión  e  interrpretación  d de resultados y conclusión) para rresolver la  cuestión.     1.5. R Riesgos y beneficios de la Químicca    La in ndustria quíímica ha creeado múltip ples beneficcios para laa sociedad,  pero también se  ha en ncargado de generar m muchos pro oblemas.  A Ahora enfrentamos mu uchos problemas  cuyas soluciones dependen n  de la cien ncia.   A diaario leemos u oímos hisstorias acerrca de:    • La elaboración de vacunas contra el SIDA..  uso de herbicidas y pessticidas.  • La prohibición del u enfermedades  genéticas,  crímenes,  • Los  anáálisis  de  AD DN  para  determinar  d pruebas de paternid dad, etc.  o en el aguaa potable.  • El plomo • El calenttamiento glo obal.  • El agujerro de la cap pa de ozono.  • Los  riesggos  asociad dos  con  el  café,  c el  alco ohol,  las  grrasas  saturaadas  entre  otros  alimento os.  •  Contam minación.  •  Quema de bosquess y sus efecttos en la ecología.      Estoss  problemaas  persistiráán  durante  muchos  añ ños  y  otross  se  añadirán  a  la  listta.  En  dond de  vivimos,,  cada  uno o  de  nosottros  estamo os  expuesttos  día  a  d día  a  productos  quím micos y riesggos químico os peligroso os. Por eso  nos debem mos pregunttar: ¿Los rie esgos  supeeran a los beeneficios?    La evvaluación de riesgos ess un processo que conju unta a proffesionales d de los campos de  la  qu uímica,  biollogía,  toxicología  y  esstadística  para  evaluarr  el  riesgo  asociado  con  c la  expo osición de ciierto producto químico o.     dios  para d demostrar ccomo  Se haan llevado aa cabo estud se peerciben esto os riesgos, p por ejemplo o la exposición a   un producto quíímico. La  percepción d depende si son   riesggos voluntarios como ffumar o viajjar en avión n,   se acceptan con más facilidaad que los involuntario os,   por eejemplo: loss herbicidass en los cítriicos o el asb besto   en lo os edificios. Las personas llegan a cconclusione es de que  todo o lo “sintéticco” es malo, en tanto q que todo lo orgánico ess bueno.      Una vez evaluad do el riesgo o, lo siguientte es manejjarlo. El maanejo de riesgos comprrende  juicio os  de  valor  en  los  quee  confluyen  aspectos  sociales,  s económicos  yy  políticos.  Estos  riesggos deben confrontarsee con los beeneficios de e las nuevass tecnologíaas que vend drán a  sustituir  al  viejo  problema.  Nosotro os  aplicamo os  la  evaluaación  como o  el  manejjo  de  11  Universsidad CNCI dde México   

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riesggos  para  deecidir  si  com mpramos  ciierto  produ ucto  (un  peesticida),  si  tomamos  cierto  c medicamento (u un analgésicco por ejem mplo) o com memos cierto os alimento os.     q es  el  combatiir  la  caresttía  de  alime entos  Algunos  beneficcios  de  la  industria  química  ayud dándose  de  técnicas  co omo  la  biottecnología  para  produ ucir  alimenttos  transgé énicos  con  característticas  útiless  desde  el  punto  de  d vista  co omercial,  m manipuland do  la  inforrmación  intterna  de  los  cultivos  seleccionad s dos  al  intro oducirles  caambios  de  color,  c sabo or  y  resisten ncias  a  plaggas.  Tambiéén  algunas  sustancias  naturales  p presentes  en  e los  alimeentos pueden provocar cáncer, los químicos ya trabajan n en estos problemas.     Los  refrigerante r es  hacen  po osible  que  los  l alimentos  perm manezcan  co ongelados,  que  preserven  grandes  cantiidades de p productos aalimenticioss que de ottra  maneera  se  echaarían  a  perrder  y  por  otro  lado  los  conservadores  también  tienen  sus  efectos  e en  la  d. También  se produceen nutrientes sintético os,  salud pero  queda  mu ucho  por  hacer  h a  meedida  que  la  poblaación  mundial  aumen nta  en  relaación  con  el  camp po disponib ble para el cultivo.     Los aavances en  la medicinaa y quimiotterapia, a través del desarrollo de drogas nu uevas  han  contribuido o  a  la  prolo ongación  dee  la  vida  y  al  alivio  del  sufrimiento  human no.  La  indusstria  de  loss  plásticos,  polímeros  y  textiles  producen  materiales  m de  constru ucción  durables y útiless.     Conssiderando  e el ejemplo:   La  producción  p agrícola  haa  aumentado  el  uso  de  fertilizantes  quím micos,  pestiicidas  en  las  mejjoras  de  se (plagguicidas)  y  variedades  v emillas.  A  trravés  de  laa  Alianza  paara  el  Desaarrollo rurall sustentable que se esstá conform mando con lla participacción de todas las  fraccciones del sector rural  y pesquero o del país, laa producció ón de alimeentos en Mé éxico,  seguirá  creciendo  por  encima  del  porcentaje  p de  aumento  anual  d de  la  poblaación,  (SAG GARPA, 2009 9).     micos con eel aumento  de la pobllación  ¿Quéé beneficio  tiene el usso de fertilizzantes quím agríccola?     El  incremento  de  d la  utilizaación  de  feertilizantes  sin  duda  se  s debe  al  aumento  de  d las  cosechas,  lo  que  confirma  la  pauta  general  g de  mayor  m eficaacia  en  la  u utilización  de  d los  fertillizantes.  Ottra  posibilidad  consiste  en  mejo orar  a  travvés  de  la  biotecnologgía  la  eficaacia en la uttilización dee fertilizanttes, la absorción de nu utrientes en n las plantaas, así  como o también b beneficia a q que se man ntengan verrdes por máás tiempo.    Sin eembargo, co omo ahora  sabemos, n no todos lo os producto os son buen nos. Algunos han  estad do  implicad dos  en  enffermedadess  y  afeccio ones  de  toda  índole,  incluso  cááncer,  trastornos  y  defectos  reproductiv r vos,  defecttos  de  naacimiento,  trastornoss  de  comp portamiento neurológiico y funcio ones inmuno ológicas defficientes.     12  Universsidad CNCI dde México   

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Muchos  miles  de  casos  de  enven nenamiento o  accidentaal  son  resultado  dell  uso  inaprropiado  de  formulacio ones  de  plaguicidas  altamente  a t tóxicas,  o  ssu  aplicació ón  en  lugarres que carecen de eq quipo protector o dond de el equip po no se usaa. Los productos  quím micos agotan n la capa dee ozono, caausan cambios en el cliima, y afecttan la diverrsidad  bioló ógica del mu undo. Se accumulan en n reservas aalmacenadas y sitios dee eliminació ón de  desechos  mal  manejados..  Muchos  de  d ellos  pe ersisten  en n  el  medio  ambiente  y  se  bioaccumulan, co onduciendo o a niveles een constantte aumento o en seres h humanos y  en la  fauna silvestre.     ozos  derivad dos  de  la  gran  activid dad  industrial  que  se e  está  Son  cuantiosos  los  destro llevando  a  cabo  en  el  mundo  m desaarrollado  ho oy  en  día,  y  la  preseencia  de  ciiertos  elem mentos  o  prroductos  en n  grandes  cantidades  c trastorna  el  e equilibrio o  normal  de  d los  ecosistemas y reepercute neegativamen nte en el me edio ambien nte.    La  co ontaminació ón  industrial  tiene  un na  gran  imp portancia  en  e cuanto  aa  generació ón  de  resid duos  sólidoss  o  líquidoss  (como  el  mercurio  o  o el  plomo)  que  se  filttrarán  al  su uelo  y  aguaas y también en cuanto a la liberración de gaases y hum mos en el aire dentro d de las  indusstrias  quím micas,  las  más  m contam minantes  so on  las  indusstrias  básiccas  (que  op peran  direcctamente so obre los reccursos naturrales).     Debeemos  estar  conscientees  de  que  obtendremo o os  muchos  beneeficios  de  la  química,,  pero  tam mbién  de  que  q nunca  podrremos  elim minar  todoss  los  riesgo os.  Nuestraa  meta  es  reducir  al  mínim mo  riesgos  innecesario os  y  tomar  decisiones  respo onsables freente a los riiesgos neceesarios.    Al  mejorar  m tu  comprensió c ón  de  los  co onceptos  de  química,  tendrás mayor ccapacidad p para entend der las posibilidades y  limitaciones de la ciencia.           

Prácctica 4      Instrrucciones: rresponde las siguientess preguntass de manera individual, con base  en el  cono ocimiento ad dquirido en n esta semana:  1.‐ Esscribe 3 riesgos involu untarios resspecto a la q química y q que enfrentas en tu vid da día  con d día.    2.‐ Describe quee son los inssecticidas orgánicos.    Qué beneficcios tiene laa aplicación de insecticcidas orgánicos?   3.‐ ¿Q         13  Universsidad CNCI dde México   

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Sesión 3  Los ttemas a revvisar el día d de hoy son::         2 2. Propiedades de la m materia  2.1. Reco onoce las p propiedadess de la  matteria       2.1.1. Caracterrísticas y m manifestacio ones de la m materia  materia      2.1.2. Propiedades de la m     2.1.3. Estados de agregacción de la m materia      2.1.4. Cambioss de estado o de la mate eria      2.1.5. Clasificaación química de la maateria    2. Prropiedades de la materia  2.1. R Reconoce laas propiedaades de la m materia  Gran n parte de lo os problemaas ambientaales que ten nemos en laa actualidad d se deben a que  en  el  pasado  see  desconoccían  las  pro opiedades  de  d algunos  materiales,  al  igual  que  q el  o que originaban al inteeractuar con el medio ambiente.  daño   En  esta  sesión  vas  v a  conocer  qué  es  la  materiaa,  por  ello,  es  importante  conoce er  sus  prop piedades  paara  clasificaarla,  identifficarla  y  haacer  un  uso o  responsable  de  ella  para  beneeficio propio o y la conservación del planeta.      2.1.1 1. Caracteríssticas y manifestacion nes de la maateria    Como  habíamo os  visto  antteriormentee,  los  filóso ofos  grieggos mencion naban que  todo organ nismo y objjeto  estab ban  constittuidos  por  cuatro  eleementos:  aire,  a aguaa, tierra y fu uego.    t se  ha  Pero  después  de  muchass  ideas  y  teorías,  llegado  a  la  conclusión  dee  que  el  Un niverso  enttero  or materia.   está formado po       é es materiaa?   ¿Qué Es to odo aquello que tiene m masa y ocup pa un lugar en el espaccio, es todo o lo que exisste en  el Un niverso. De hecho la Qu uímica estudia la mate eria y los cam mbios que éésta sufre.    La m masa es la exxistencia dee materia en n forma de partículas, es una med dida de can ntidad  de laa materia, pero solemo os confundirr la masa co on el peso.      El pe eso es la accción de la fu uerza de graavedad sobrre la masa d de un objeto en particu ular.   Cuan ndo se inició ó la exploración al espaacio, las dife erencias en ntre masa y peso se hiccieron  más  evidentes.  Por ejemplo la masa  de un astro onauta en lla Luna es lla misma que su  masaa  en  la  Tierrra;  la  canttidad  de  materia  que lo  constitu uye  no  cam mbia.  El  pesso  del  astro onauta  en  la  luna  es  sólo  s una  seexta  parte  de  d su  peso  en  la  Tierrra,  por  lo  que  q la  atraccción que laa Luna ejercce es seis veeces menor que la atraccción de la Tierra.   “El peso cambiaa con la gravvedad pero o la masa no o”.  14  Universsidad CNCI dde México   

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2.1.2 2. Propiedad des de la m materia   Los o objetos quee están en n nuestro enttorno prese entan caractterísticas qu ue nos perm miten  distin nguirlos uno o de otro. A A estas características sse les nomb bra propiedades.    Las p propiedadess se clasifican en:  1.‐  P Propiedades  generaless extensivaas.  2.‐  P Propiedades específicaas o intensivvas:                                        a) Prop piedades qu uímicas.                                      b) Prop piedades físsicas.            1.‐ Propiedadess generales o extensivaas.   d la  cantid dad  de  massa  que  Son  comunes  y  depende  de  poseea, tenemoss:  •  M Masa:  es  la  existencia  de  mateeria  en  form ma  de  tiene como p partículas y  o unidad el ggramo (g). •  V Volumen: ees la porción n de espacio o ocupada por un  3 c cuerpo, la u nidad es el m .  •  IInercia: es  la tendenciia de un cu uerpo a con nservar  su  estado  en  reposo,  se  s relacionaa  con  la  maasa,    a  m mayor masa a, mayor ineercia.  •  P Peso: es la  acción de  fuerza de laa gravedad sobre  u un objeto, s u unidad ess el newton (N).      más lo anterior, analiza la siguiente e pregunta:  Para clarificar m   qué se debee que, cuando viajamo os en auto yy el conducctor acelera a, nos mova amos  ¿A q (con respecto all auto) haciia atrás?    piedades  dee  la  materia  es  la  inerrcia,  por  lo  que  los  cu uerpos  tiend den  a  Una  de  las  prop perm manecer  en  el  estado  en  que  see  encuentraan,  si  se  en ncuentran  en  movimiento,  tiend den a seguirr en movimiento.     Por  tal  motivo,  al  frenarr  bruscameente  un  ve ehículo  las  personas  yy  cosas  qu ue  se  encu uentran en ssu interior  tienden a d desplazarse  hacia adelante. De ah hí la importtancia  de ussar el cinturrón de segu uridad.     Si  see  encuentraan  en  repo oso,  tienden n  a  seguir  en  reposo.  Por  eso,  cuando  el  auto  arran nca o cuand do está en rreposo y es chocado de esde atrás, los ocupantes se desp plazan  haciaa  atrás  (con n  respecto  al  auto),  es  e decir,  tie enden  a  peermanecer  en  reposo  (con  respeecto al piso).      15  Universsidad CNCI dde México   

 

 

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2.‐ Propiedadess específicas o intensivvas:  Se diistingue unaa de otra y n no dependeen de la can ntidad de masa que posea el cuerp po.  Éstass a su vez see clasifican en propiedades físicass y propiedaades químiccas.    a  Propied a) dades  físicaas:  pueden n  observarrse  sin  que  existan  cambios  en  e la  estructura  interna  de  la  susttancia.  El  color,  olor,  brillo,  durreza,    puntto  de  fusión,  punto  de  d ebullicción,  ducttibilidad,  densidad,  maleabillidad,  conductividad y sollubilidad.  •  Dure eza: la prop piedad de seer duro o blando.  •  Puntto  de  fusió ón:  es  la  teemperatura  a  la  cual  la  materia  pasa  de  esstado  sólido a estado líquido.   •  Puntto de ebulliición: la maateria cambia de estado o líquido a ggaseoso.  •  Ducttibilidad: qu ue es posible estirarse.  •  Densidad:  canttidad  de  masa  m por  un nidad  de  volumen,  v su us  unidadess  son  3 g/ml, g/L, g/cm .  eabilidad: lla capacidad de alguno os metales  de martillaar y laminarr para  •  Male darlee forma.  •  Cond ductividad::  es  una  meedida  con  la  l que  una  muestra  trransmite  caalor  o  electtricidad.  •  Solu ubilidad:  ess  la  cantidaad  de  susttancia  que  puede  dissolverse  en n  una  cantiidad previam mente espeecificada de e solvente.   Mencionaremoss las propiedades físicaas del iphon ne, vamos a ejemplificaar algunas:  olor platead do, por lo taanto lustre o o brillo.  •  Tiene co •  Presenta dureza po orque es un n metal.  •  Algunoss materialess de los quee está comp puesto el ap parato pued den presenttar un  punto dee fusión si sson expuesttos al sol.  •  No es dú úctil.   de perder laa  forma.  •  Es maleable, ya quee si presenttara alguna caída, pued •  No pressenta solubilidad.    Como puedes o observar tod da la materia tiene pro opiedades fíísicas un ejeemplo de e ello es  el iph hone.     Otro o  ejempllo  para  describir  las  propiedades  físicas,  f es  una  man nzana.   Pod demos señalar que  éstta presenta brillo  deb bido  a  las  ceras  que  contiene  en  e su  cubierta  exteriior;  el  color  como  la  masa  pue eden  varriar;    no  presenta  conductividad, ni punto de ebullición n y no  es  soluble  s a  menos  m que  sse  haga  un n  jugo  con el extracto o de manzan na.             16  Universsidad CNCI dde México   

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  b)  Propiedades  químicas:  son  las  propiedades  que  relacionan  los  cambios  de  composición  de  una  sustancia,    por  ejemplo    oxibilidad,  combustibilidad,  inflamabilidad y la reactividad de un elemento.  • Oxibilidad:  es  la  propiedad  de  algunos  elementos  capaces  de  formar  óxidos,  cuando están en o con el oxígeno, ejemplo: fierro cuando se oxida, al  igual las frutas y verduras al ponerse obscuras o negras.  • Combustibilidad: cuando las sustancias son capaces de arder.  • Inflamabilidad: esta propiedad química nos informa si la sustancia es capaz de  encenderse con facilidad y desprender llamas.   • Reactividad:  es  la  capacidad  de  reacción  química  que  presenta  ante  otros  reactivos.    Vamos a identificar algunas propiedades físicas y químicas  del azúcar de mesa.  • Es un sólido; presenta color blanco.  • Tiene  sabor dulce.  • No conduce la electricidad porque no es un metal.  • Presenta un punto de fusión de 185°C cuando se calienta y se carameliza.  • Tiene propiedades químicas  como arder  en oxígeno para producir, bióxido de  carbono.    Las  sustancias  en  el  mundo,  tal  y  como  las  conocemos,  se  caracterizan  por  sus  propiedades físicas o químicas, es decir, cómo reaccionan a los cambios sobre ellas.    ¿Es importante entender las propiedades físicas y químicas?  Importa  mucho,  ya  que  puedes  confundir  una  sustancia  por  otra,  puede  llevarte  a  pérdidas económicas, incluso si  confundes un medicamento por otro te puede llevar  el riesgo  de perder salud o ir a dar al hospital. ¡Cuidado!    A continuación se presentan más ejemplos, para identificar las propiedades intensivas.     Propiedades intensivas características de algunas sustancias Propiedades físicas Sustancia

Estado físico

Color

Olor

Punto de fusión

Prop. químicas La electricidad la descompone en sodio y cloro.

Sólido

Blanco

Inodoro

801º C

Líquido

Incoloro

Irritante

-117º C

Inflamable

Líquido

Incoloro

Inodoro

0º C

La electricidad la descompone en hidrógeno y oxígeno.

Toda la materia está conformada por características o propiedades extensivas e intensivas.

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Semana 1 y 2

 

 

Práctica 5    Instrucciones:  contesta  las  preguntas  que  a  continuación  se  incluyen,  observa  el  ejemplo (pregunta 1).  1.‐ ¿Cuál es la masa del iphone en la Tierra, en la Luna y en Marte?    R= Es 136 gramos en  los 3 diferentes ambientes, la masa no cambia, lo que cambia es  el peso que es la fuerza de la gravedad sobre la masa de un objeto.    2.‐ ¿De qué sustancias, metales, etc. está formado el iphone?      3.‐ ¿Por qué crees que el peso del iphone sería diferente en la Luna y en la Tierra?      4.‐ Si agregas ácido en la superficie del iphone:  ¿Cómo reacciona?  ¿Es inflamable?      2.1.3. Estados de agregación de la materia     Una muestra de materia puede ser un sólido, líquido, gases y plasma. Estas maneras de  manifestarse se conocen como estados de agregación o simplemente estados físicos,  debido  a  que  las  características  de  cada  uno  de  los  estados  tienen  relación  con  la  forma en la que están dispuestos los átomos o moléculas que componen la materia de  estudio.    Estado sólido  Los sólidos tienen una forma y volumen definidos. Normalmente son rígidos, ya que  sus moléculas están unidas unas con otras como una red cristalina donde las fuerzas  de atracción son muy fuertes. A mayor unión, mayor rigidez del sólido.    Estado líquido  Los  líquidos,  como  podemos  observar  a  través  de  muchos  ejemplos  en  nuestra  vida  diaria,  aunque  poseen  un  volumen  propio,  adoptan  la  forma  del  recipiente  que  los  contiene. Los líquidos pueden fluir, derramarse o escurrir debido a que las moléculas  no tienen una posición espacial tan fija como en los sólidos.    Las moléculas de los líquidos tienen suficiente energía cinética, es decir, la energía en  movimiento que ocasiona que se mueven más rápido, pueden romper la restricción de  una  estructura  definida.  Los  líquidos  también  tienen  otras  características  especiales  como la viscosidad y la tensión superficial. Cuando un líquido fluye, éste presenta una  resistencia interna al movimiento; a este fenómeno se le conoce como viscosidad del  líquido, por ejemplo: la miel y el agua, en estos dos líquidos, podemos afirmar que la  miel tiene mayor viscosidad.  18  Universidad CNCI de México   

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Las moléculas del agua están en constante movimiento en fase líquida.

    Estado gaseoso  Los  gases  no  tienen  forma  ni  volumen  definido,  sino  que  adoptan  la  forma  y  el  volumen del  recipiente que ocupan. Sus partículas, ya sean átomos o moléculas viajan  a  gran  velocidad  chocando  con  frecuencia  con  otras  partículas  y  con  las  paredes  del  recipiente, porque su energía cinética es muy alta. Los gases pueden comprimirse en  un grado relativamente importante, bajo ciertas condiciones de temperatura y presión  pueden pasar al estado líquido.  Las moléculas del gas Helio, el gas para inflar globos, chocan constantemente, debido a que tienen mucha energía.

    Plasma  El plasma es el cuarto estado de la materia, de acuerdo a investigaciones científicas, es  el  más  abundante  en  el  Universo,  ya  que  ocupa  el  99%  del  mismo.  Las  estrellas,  auroras  boreales,    nuestro  Sol y  el polvo  interestelar  están  formados  por  plasma.  Y  como lo analizaste en el Explora, el Universo  tiene el estado de plasma.    El plasma es un gas ionizado que conduce corriente eléctrica, pero es eléctricamente  neutro.    Se forma a temperaturas muy elevadas, cuando la materia absorbe energía y se separa  formando  iones  positivos  y  negativos.  Como  el  plasma  no  puede  estar  contenido  en  ningún  recipiente  sólido,    los  científicos  experimentan  con  campos  magnéticos  muy  poderosos para poder confinarlo. 

Los tubos fluorescentes y los relámpagos, son manifestaciones del plasma.

 

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2.1.4 4. Cambios de estado d de la materria     n cambios fíísicos ya qu ue no se mo odifica la esstructura intterna  Los ccambios de estado son de laa sustancia.  Los ccambios de estado son:   •  Fusión: es el cambiio de estado o sólido a lííquido.  •  Evaporaación: cuando el estado o líquido se e convierte a estado gaaseoso.  •  Conden nsación: el ccambio de ggas a estado o líquido, p por ejemplo o si enfriamos un  gas  perd derá  velocid dad,  tendráá  que  juntaarse  y  tomaar  el  estado o  de  agreggación  líquido, ccomo las nu ubes.  •  Solidificcación: cam mbio de estaado líquido a sólido.  •  Sublimaación: es el cambio sólido a gaseo oso, sin pasaar por el esttado líquido o.  •  Deposicción: cambio o de estado o gaseoso al sólido sin pasar por eestado líquido.    Veam mos  alguno os cambios d de estado señalando como ejemp plo el ciclo d del agua:     

      Subliimación   Hielo o (agua en eestado sólid do) + tempeeratura = vapor (agua een estado gaaseoso).     Fusió ón  Cubo o de hielo (ssólido) + tem mperatura == agua (líqu uida).  El calor acelera  el movimieento de las partículas  del hielo, sse derrite yy se convierrte en  aguaa líquida.       Evap poración  No hay que confundir a la eevaporación n con la sub blimación. C Cuando te laavas las maanos y  las pones bajo laa máquina que tira aire caliente, é éstas se seccan y el agu ua se evapora. Lo  mism mo  pasa  cuaando  por  acción  a de  laa  temperatu ura  en  la  Tierra  T el  agu ua  de  los  mares  m camb bia de  líquido a gas y vva hacia la aatmósfera.       20  Universsidad CNCI dde México   

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Ebullición  El  agua  tiene  su  punto  de  ebullición  a  los  100º  C,  el  alcohol  a  los  78º  C.  El  término  hervir es una forma común de referirse a la ebullición.  Condensación  El vapor de agua al chocar con una superficie fría, se transforma en líquido. En invierno  los vidrios de los automóviles se empañan y luego le corren "gotitas"; es el vapor de  agua que se ha condensado.    2.1.5. Clasificación química de la materia   

    Una sustancia pura es una sustancia química particular compuesta de la misma clase  de  materia,  con  partículas  del  mismo  tipo  en  toda  su  extensión  y  puede  ser  un  elemento o un compuesto.    a)  Los  elementos  son  las  sustancias  más  fundamentales  de  las  cuales  se  construyen  todas las cosas materiales. La partícula más pequeña que conserva las propiedades del  elemento es un átomo.  b)  Los  compuestos  son  sustancias  puras  constituidas  por  elementos  de  dos  o  más  tipos,  combinados  unos  con  otros.  Cada  compuesto  tiene  una  fórmula  química  ejemplo la fórmula del amoníaco NH3.    El amoníaco está formado por dos elementos como Nitrógeno e Hidrógeno. La sal es  otro  compuesto  y  su  fórmula  es  NaCl,  está  formada  por  dos  elementos  que  son  el  Sodio y Cloro.    a) Ejemplos de elementos: Oxígeno Oro Plata Aluminio Hierro

 

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b) Ejemplos de compuestos: Agua Sal común Azúcar Amoníaco Alcohol etílico

 

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Las mezclas son el resultado de la combinación física de dos o más sustancias puras.  Como por ejemplo podemos mencionar las aleaciones metálicas como el acero, el aire  que es una mezcla de varios gases y el agua de mar que es una mezcla de agua y sales  minerales. Las mezclas se clasifican en dos tipos:  • Mezclas  homogéneas:  esta  mezcla  es  uniforme  en  toda  su  extensión,  por  ejemplo,  alcohol  en  agua,  el  latón,  acero,  un  enjuague  bucal  y  gasolina.  Las  aleaciones también son mezclas sólidas homogéneas de dos o más metales, o  de uno o más metales con algunos elementos no metálicos.     • Mezclas  heterogéneas:  se  les  conoce  como  soluciones  y  presenta  los  tres  estados  físicos.  No  tiene  propiedades  uniformes;  la  composición  de  una  zona  difiere de la composición de otra zona, por ejemplo aceite en agua, un aderezo,  un tiradero de residuos o una pizza.    Algunos  ejemplos  de  mezclas  homogéneas  como  las    aleaciones  y  algunos  usos  se  presentan a continuación. 

    Como  la  mayor  parte  de  la  materia  está  mezclada,  los  científicos  para  analizarla  separan las mezclas en sus sustancias componentes.    • Filtración.  Técnica  que  usa  una  barrera  porosa  para  separar  un  sólido  de  un  líquido.   • Destilación.  Se  basa  en  las  diferencias  de  los  puntos  de  ebullición  de  las  sustancias  involucradas.  Se  calienta  hasta  que  la  sustancia  más  volátil  se  convierte en vapor y luego se puede condensar y recoger.    • Cristalización. Da como resultado la formación de partículas sólidas puras de la  sustancia a partir de una solución que contenía dicha sustancia.    22  Universidad CNCI de México   

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Cromatografía.  Separa  los  componentes  de  una  mezcla  aprovechando  la  tendencia de cada componente a desplazarse por la superficie de otro material.  Decantación.  En  este  método  se  deja  reposar  durante  cierto  tiempo  una  mezcla de componentes sólidos y líquidos, para que la acción de la gravedad los  separe.   Centrifugación.  En  ocasiones  la  sedimentación  del  sólido  es  muy  lenta  y  se  puede  acelerar  mediante  la  fuerza  centrifuga.  Se  coloca  la  mezcla  en  recipientes  que  se  hacen  girar  a  gran  velocidad  y  los  componentes  menos  densos  (menos  pesados)  se  depositan  en  el  fondo.  Muy  usado  en  genética,  industria acerera y alimenticia.   Evaporación.  Separa  un  sólido  de  un  líquido,  cuando  se  quiere  recuperar  el  sólido.  Se  calienta  la  mezcla,  se  evapora  el  componente  líquido,  y  queda  el  sólido en el recipiente.    Sublimación. Se usa para separar al yodo de otros materiales sólidos, el yodo se  sublima al calentarlo, pasa de sólido a gaseoso sin pasar por el líquido, luego el  gas se condensa en una superficie fría. 

 

Práctica 6      Instrucciones: realiza lo que a continuación se te indica.  1.  Clasifica  el  estado  de  agregación  de  la  siguiente  lista  de  objetos  y  menciona  alguna propiedad que lo caracterice. Recuerda que algunas propiedades de la  materia son: color, olor, sabor, textura, etc. Revisa el ejemplo.  Objeto

Estado de agregación

Ejemplo: Té

Líquido

Propiedad Sabor dulce a amargo, varían colores.

Aire Pluma Calculadora Tanque de oxígeno Estrella

 

  Objeto

Estado de agregación

Propiedad

Lámpara Gas metano Gelatina Goma Tubo fluorescente Refresco

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Sesión 4  Los ttemas a revvisar el día d de hoy son::  2.2. Desccribe las característicaas de los differentes tip pos de energgía       2.2.1. Manifesstaciones dee la energía     2.2.2. Beneficios y riesgoss en el consumo de la  energía  mbios de laa materia   2.3. Desccribe las característicaas de los cam     2.3.1. Cambio físico      2.3.2. Cambio químico      2.3.3. Cambio nuclear      2.2. D Describe las caracteríssticas de loss diferentess tipos de e energía    La  energía  es  la  capacidad  de  los  cu uerpos  o  siistemas  de  cuerpos  p para  efectuaar  un  e cu uando  unaa  persona  sube  unas  escaleras  o  gasta  una  trabaajo.  Por  ejemplo:  determinada cantidad de eenergía debido a que re ealiza un traabajo.     La  mezcla  m de  hidrocarburo os  que  form man  la  gaso olina  posee  en  sus  enllaces  una  buena  b cantiidad de eneergía químicca, que se aaprovecha p para realizar un trabajo o al hacer q que el  auto  se mueva.    nergía potencial que tiiene el aguaa almacenaada en una  presa desarrolla un trabajo  La en cuan ndo se deja caer sobre las turbinass para generar electriciidad.    Básiccamente existen dos tipos de energía: la ciné ética y pote encial.     La en nergía cinéttica es la en nergía en movimiento yy se puede ccalcular con n la fórmulaa:   2   Ec=1 1/2mv   Ec= eenergía cinéética en joulles  m= m masa del ob bjeto en Kg  v= veelocidad del objeto m//s  El tip po de energgía potenciaal es la quee posee un o objeto debido a su posición dentro de  un caampo de fu uerzas. Por  ejemplo la  energía hu umana, la del agua, deel vapor, la  solar,  etc.    Se uttiliza la siguiente fórmu ula:  Ep= m mgh  Ep= eenergía poteencial, en jo oules  m= m masa del ob bjeto en Kg  g= acceleración d de la graved dad 9.8 m/s2   h= alltura, en m         

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Para entender cómo se relacionan las diferentes manifestaciones o tipos de energía, la  Ley de la conservación de energía propuesta por Antonio Lavoisier a finales del siglo  XVII es un concepto clave, esta ley enuncia: “La energía no puede crearse o destruirse,  pero si cambia de una forma a otra”.     La  energía  potencial  o  energía  almacenada  en  un  cuerpo  que  se  encuentra  a  una  altura determinada puede convertirse en energía cinética.    ¡Imagínate en cuántas formas de energía se transformará la energía que proviene del  Sol!    2.2.1. Manifestaciones de la energía  La energía puede manifestarse de varias maneras, a continuación se mencionan cada  una de ellas:  • Energía mecánica. Es la que poseen los cuerpos por el hecho de moverse a una  determinada velocidad (cinética) o de encontrarse desplazados de su posición  (potencial).  • Energía térmica o calorífica. Esta energía se debe al movimiento de los átomos  o  moléculas  que  componen  un  cuerpo.  La  temperatura  es  la  medida  de  esta  energía.  Por  ejemplo:  cuando  hervimos  agua,  al  aumentar  la  temperatura,  el  agua  comienza  a  moverse  porque  incrementa  su  energía  térmica  y  sus  moléculas se desplazan a gran velocidad.  • Energía eléctrica.  Es la que produce por ejemplo una pila o una batería de un  coche.  • Energía electromagnética. Es la que transportan las llamadas ondas  electromagnéticas, como la luz, las ondas de radio, las microondas, televisión,  etc.  • Energía interna. Bajo esta denominación se engloban todas las formas de  energía existentes en el interior de un cuerpo.  • Energía química. Es la energía que se desprende o absorbe de las reacciones  químicas, por ejemplo, en una reacción de combustión, fotosíntesis, la energía  química de los alimentos, la cual se transforma en nuestro organismo en otro  tipo como calorífico.  • Energía nuclear. Es la que se genera en los procesos de fisión nuclear (ruptura  del núcleo atómico) o de fusión nuclear (unión de dos o más núcleos atómicos).  Energía original Eléctrica

Aparato

Energía transformada

Química

Licuadora Horno de gas

Térmica o calorífica

Mecánica

Eléctrica

Radio

Electromagnética

La  energía  y  sus  diversas  formas  de  manifestarse  es  básica  para  el  bienestar  humano.  Ejemplo:  luz,  refrigeración,  aire  acondicionado,  agua  caliente,  etc.  El   a diferentes fuentes de energía es fundamental para combatir la pobreza.  Hay cada vez mayor relación entre energía, economía y  medioambiente.    25  Universidad CNCI de México   

 

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2.2.2. Beneficios y riesgos en el consumo de energías  La sociedad actual se ha llegado a acostumbrar a hacer uso de las diferentes formas de  energía,  con    el  objetivo  de  hacer  nuestra  vida  más  confortable  y  obtener  mayor  control sobre el entorno físico.   Nuestra vida sería inimaginablemente complicada sin el uso de las distintas formas de  energía. Los vehículos automotores como vimos anteriormente funcionan con energía  química, producto de la combustión de los hidrocarburos. La energía eléctrica usada  en  casas,  escuelas  y  centros  de  trabajo  se  obtiene  de  centrales  termoeléctricas  (en  México el 79.16% proviene de centrales termoeléctricas).   ¿Alguna  vez  pensaste  que  al  encender  un  foco  en  tu  casa    contaminas  el  medio  ambiente?, no que lo hagas directamente, sino que para hacer llegar esa energía a tu  casa  tuvo  que  darse  un  proceso  para  generarla  y  es  donde  se  liberan  los  contaminantes al ambiente.  Una casa produce dos veces más gases contaminantes que un auto. Una casa produce  aproximadamente  10  mil  Kg  de  CO2  y  un  auto  5,  200  kg.    De  aquí  la  importancia  de  ahorrar energía; mientras más ahorras menos contaminarás.  El  uso  de  combustibles  fósiles  (petróleo,  carbón  y  gas)  son  y  seguirán  siendo  la  principal  fuente  de    energía,  debido  a  menor  costo  y  mayor  eficiencia  en  la  transformación. Sin embargo, el impacto ambiental por la emisión de gases y el efecto  invernadero  como  consecuencias  de  su  combustión    pueden  limitar  su  uso  en  el  futuro. Ésta es la actividad humana que más contamina el ambiente.  La  energía  nuclear  puede  usarse  cuando  se  emplean  isótopos  radiactivos  para  el  diagnóstico  y  tratamiento  de  diferentes  enfermedades  como  el  cáncer;  también  se  utiliza  para  generar  energía    eléctrica,  sin  embargo,  el  estigma  de  su  uso  bélico  en  Hiroshima  y  Nagasaki  en  Japón  en  1945,  el  cual  produjo  la  muerte  de  miles  de  personas,  así  como  también  el  tratamiento  de  desechos  nucleares  provocan  mucha  controversia respecto a su aplicación.  A pesar de los múltiples aspectos benéficos debemos pensar que la sociedad ha traído  y seguirá trayendo graves riesgos para el ecosistema.  Energías limpias  La conciencia ecológica ha dejado de ser una moda, para convertirse en una necesidad  apremiante.  Si  no  modificamos  las  formas  de  obtener  energía,  estaremos  condenando  irremediablemente    nuestro  presente  y  futuro,  toda  la  humanidad  y  por  lo  tanto  el  planeta.  Las  energías  limpias  representan  una  alternativa  prometedora  para  mejorar  las  fuentes  energéticas  minimizando  los  riesgos  actuales,  éstas  provienen  de  fuentes  de  energía renovables.    26  Universidad CNCI de México   

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Este tipo de energías limpias consta de seis bases como son:   a) Eólica  b) Biomasa   c) Solar  d) Hidroeléctrica  e) Geotérmica   Mareomotriz (energías del mar).  a) Energía  Eólica:  es  la  energía  obtenida  del  viento,  es  decir,  la  energía  cinética  generada  por  efecto  de  las corrientes  de aire  y  que  es  transformada  en  otras  formas  útiles  para  las  actividades  humanas.  La  energía  eólica  es  utilizada  principalmente para producir energía eléctrica mediante aerogeneradores.   Ayuda  a  disminuir  las  emisiones  de  gases  de  efecto  invernadero  al  reemplazar  termoeléctricas  a  base  de  combustibles  fósiles,  lo  que  la  convierte  en  un  tipo  de  energía verde. En México hay una central eólica ubicada en La Venta, Oaxaca y es la  zona con mayor potencial eólico en el mundo.   b) Biomasa: consiste fundamentalmente en el aprovechamiento energético de los  residuos  naturales  (forestales,  agrícolas,  etc.)  o  los  derivados  de  la  actividad  humana (residuos industriales o urbanos).   La biomasa podría proporcionar energías sustitutivas a los combustibles fósiles, gracias  a biocombustibles líquidos (como el biodiésel o el bioetanol), gaseosos (gas metano) o  sólidos (leña), pero todo depende de que no se emplee más biomasa.  c) Energía  solar:  el  Sol  emite  a  cada  instante  grandes  cantidades  de  radicación  luminosa y calorífica.  Desde  hace  tiempo  se  han  estado  construyendo  colectores  para  aprovechar  esta  radiación.  La    energía  solar  puede  aprovecharse  para  producir  energía  mecánica  y  eléctrica.  d)  Energía  hidroeléctrica:  aprovecha  los  saltos  de  agua  de  las  presas  o  de  los  pantanos para   generar energía eléctrica y es una de las más limpias.  e)  Energía  geotérmica:  corresponde  a  la  energía  calorífica  contenida  en  el  interior  de  la  Tierra,  van  de  los  3,000  a  4,000  º  C,  que  se  transmite  por  conducción  térmica  hacia  la  superficie  por  medio  de  Géiseres,  volcanes  y  fuentes  termales  y  fumarolas,  la  cual  es  un  recurso  parcialmente  renovable  y  de alta disponibilidad. Sirve para generar electricidad y produce el denominado  Magma.  México  es  uno  de  los  países  más  avanzados  en  cuanto  a  la  producción  de  energía  geotermoeléctrica.   27  Universidad CNCI de México   

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  f) Energía  mareomotriz:  hace  uso  del  movimiento  de  las  masas  de  agua  que  se  producen en las subidas y bajadas de las mareas. Se estima que en el siglo XXI  la  mayor  parte  de  la  energía  que  consuma  la  humanidad  será  extraída  de  los  océanos.   Actualmente  apenas  está  explotada;  las  investigaciones  se  centran  sobre  todo  en  las  mareas y el oleaje, tanto una como otra ofrece expectativas, no en vano son fuentes  permanentes con gran potencial y además 100% renovables. La energía mareomotriz  se transforma en energía eléctrica, una forma energética más útil y aprovechable.  

  Práctica 7  1.‐ Complementa la tabla que a continuación se presenta, con los tipos de energía que  usa o  manifiesta cada aparato.  Objeto

Energía que se usa o se manifiesta

Molino de viento Asador Termómetro Aparato de rayos X Pizza Movimiento de una bicicleta Boiler solar

  2. Reflexiona y justifica tus respuestas con argumentos sustentados sobre la siguiente  situación:  Armando  es  estudiante  de  preparatoria,  él  puede  ver  televisión,  escuchar  música  y  estar en la computadora al mismo tiempo. Tiene la costumbre de dejar todo el día y la  noche prendida la computadora para tener abierto el MSN y Facebook.   •

¿Cómo afecta el mal uso de la electricidad en tu persona y a la sociedad?  

•

¿Crees que la conducta de Armando es correcta?  

•

¿Qué harías tú en el caso de Armando?  

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2.3. Describe las características de los cambios de la materia  Desde que un organismo vivo nace hasta que muere, está sujeto a cambios continuos.  La  muerte  no  representa  el  fin,  sino  el  comienzo  de  un  nuevo  ciclo,  donde  los  componentes que integraban a un organismo,  serán utilizados por otros organismos,  de esta manera sigue fluyendo el ecosistema.  Los cambios de un objeto u organismo se clasifican en 3 tipos:  •  Cambio físico.  •  Cambio químico.  • Cambio nuclear.    2.3.1. Cambio físico    En un cambio físico la composición de la sustancia no se modifica, pero su forma o su  estado  de  agregación  sí  se  alteran,  por  ejemplo  un  cubo  de  hielo,  puede  cambiar  su  estado  líquido  y  a  su  vez  a  estado  gaseoso  sin  que  la  estructura  interna  del  agua  se  altere.   Algunos ejemplos de cambios físicos son:   •  Doblar un alambre.  •  Fragmentar un objeto.  •  Moler granos.  •  Disolver agua con azúcar.  •  Rizar las pestañas.    Un cambio físico indispensable para el funcionamiento de la vida es el ciclo  de agua,  donde esta molécula, va cambiando de estado sin  modificar la composición química  de la sustancia.    2.3.2. Cambio químico  Un cambio químico  es cuando la estructura interna de la materia es alterada. Todas  las    reacciones  químicas  son    cambios  químicos,  y  en  una  reacción  química  las  sustancias originales se parecen poco o casi nada a las sustancias finales, que son los  productos.  Algunos ejemplos son:   • Combustión.  • Oxidación de los metales.  • Agriado de la leche.  • Cocinar alimentos.  • Digestión, etc.          29  Universidad CNCI de México   

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En la siguiente tabla se muestran algunos ejemplos de cambios físicos y químicos.  Proceso que tiene lugar

Tipo de cambio

Explicación

Oxidación

Químico

Cocción de un huevo

Químico

La clara y yema se convierten en sólidos y cambia la estructura interna.

Moler maíz

Físico

Sólo se corta en piezas más pequeñas, no cambia la estructura interna.

Ebullición del agua

Físico

El líquido se transforma en vapor.

El metal brillante se transforma en oxido café rojizo.

  2.3.3. Cambio nuclear    Un  cambio  nuclear  es  aquel  donde  la  constitución  del  núcleo  de  un  átomo  es  modificada. Esta  transformación implica una gran cantidad de energía liberada.    La materia está formada por átomos y  cada uno tiene un núcleo donde se encuentran  los protones y neutrones y alrededor del núcleo están los electrones, sobre este tema  profundizaremos en los siguientes bloques.     Algunos  beneficios  positivos  de  estos  cambios  se  encuentran  en  la  medicina  por  ejemplo  los  rayos  X,  que  permiten  captar  estructuras  óseas  y  diagnosticar  enfermedades.  Las  centrales  nucleares  son  industrias  las  cuales  son  totalmente  necesarias ya que son productoras de electricidad.    Los  reactores  nucleares  son  dispositivos  en  donde  se  produce  una  reacción  nuclear  controlada.  Se  puede  utilizar  para  la  obtención  de  energía  en  las  denominadas  centrales nucleares, la producción de materiales fisionables, como el plutonio que es  un  elemento  químico,    para  ser  usados  en  armamento  nuclear,  la  propulsión  de  buques  o  de  satélites  artificiales  o  la  investigación.  Los  reactores  nucleares  generan  residuos  radiactivos.  Algunos  de  ellos  como  el  americio,  el  neptunio  o  el  curio,  elementos químicos  de una alta toxicidad.      Dicho  interés  en  la  creación  de  dichas  sustancias  impone  un  diseño  específico  del  reactor en deterioro de la ecología del mismo.    La  percepción  de  peligro  en  la  población  proviene  de  que  un  accidente  o  un  ataque  terrorista les exponga a la radiación.     Una central nuclear puede tener varios reactores. Actualmente sólo producen energía  de  forma  comercial  los reactores  nucleares  de fisión.  La  fisión  nuclear  consiste  en la  división del núcleo de un átomo pesado en otros elementos más ligeros, de forma que  en  esta  reacción  se  libera  gran  cantidad  de  energía.  A  pesar  de  ser  altamente  productiva (energéticamente hablando), es también muy difícil de controlar.  30  Universidad CNCI de México   

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Las bombas están constituidas por los elementos uranio o plutonio, donde es afectado  el núcleo de estos elementos; un gramo de estos puede producir tanta energía nuclear  como la combustión de una tonelada de aceite.    Los cambios nucleares tienen aplicaciones tanto para el bienestar como para la guerra  y  la  destrucción.  La  energía  nuclear  debería  ser  reconocida  como  una  herramienta  para el progreso de la historia humana y no para su extinción.   

Práctica 8    Instrucciones:  resuelve  el  siguiente  ejercicio  clasificando  si  es  un  cambio  físico,  químico o nuclear.  Observa  el primero, ya se encuentra contestado como ejemplo.  Proceso: 1.- Disolver azúcar en agua.

Tipo de cambio: Cambio Físico

2.- La combustión de la gasolina. 3.- El bombeo para extraer petróleo. 4.- Una carne asada. 5.- Hervir agua. 6.- La explosión de una carga de dinamita. 7.- La leche hierve. 8.- Fragmentar una vela. 9.- Un clavo se oxida. 10.- Radiaciones contra el cáncer. 11.- Zanahorias se rayan para una ensalada. 12.- Cortar una hoja de papel.

 

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Sesión 5  Los temas a revisar el día de hoy son:  3. El modelo atómico y sus aplicaciones  3.1.   Describe las aportaciones al modelo atómico actual      3.1.1.  El modelo atómico de Dalton     3.1.2.  El modelo atómico de Thompson  3.1.3.  El modelo atómico de Rutherford     3.1.4.  Modelo atómico de James Chadwick     3.1.5.  Número atómico, número de masa y masa atómica 

  3. El modelo atómico y sus aplicaciones  3.1. Describe las aportaciones al modelo atómico actual   Los  científicos  diseñan  modelos  o    representaciones  de  la  realidad  para  poder  comprender mejor los fenómenos de la naturaleza, en este caso el Átomo.     Desde la antigüedad, el ser humano se ha cuestionado de qué estaba hecha la materia.    Unos  400  años  antes  de  Cristo,  el  filósofo  griego  Demócrito,  consideró  que  la  materia  estaba  constituida  por  pequeñísimas  partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas.     Por  ello,  llamó  a  estas  partículas  átomos,  que  en  griego  quiere  decir “indivisible”. Por lo que, Demócrito atribuyó a los átomos las    cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles.    Sin embargo, las ideas  de  Demócrito  sobre  la  materia  no fueron aceptadas  por los   filósofos  de su  época y tuvo que  transcurrir cerca de 2,200 años para que la idea de  los átomos fuera tomada de nuevo en consideración.    El  modelo  atómico  actual  no  es  producto  de  la  casualidad,  su  historia  está  llena  de  acontecimientos,  experimentos  y  teorías,  que  nos  han  llevado  a  explorar  el  espacio  exterior,  nos  proporciona  una  vida  más  cómoda  y  placentera,  al  igual  nos  permite  conocer  lo  más  íntimo  del  cuerpo  humano.  Empecemos  a  conocer  la  asombrosa  historia del átomo.     3.1.1. El modelo atómico de Dalton  El  desarrollo  de  la  química  tomó  un  nuevo  giro,  Antonio  Lavoisier  demostró  que  en  una reacción química la cantidad de materia es la misma  al comienzo y al final de la  reacción, enuncio la Ley de la conservación de la materia, que menciona: “La materia  no  se  crea  ni  se  destruye  sólo  se  transforma”  por  ello  es  el  padre  de  la  Química  Moderna.    

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Posteriormente Joseph Louis Proust (1754‐1826), propuso la Ley de las proporciones  definidas, la cual establece que “los   elementos se combinan para formar compuestos  y siempre lo hacen en proporciones definidas”.  Una  tercera  ley  fue  postulada  por  el  químico  y  físico  británico  John  Dalton,  donde  señala  que  los  elementos  se  pueden  combinar  en  más  de  uno  y  que  cada  conjunto  corresponde  a  un  compuesto  diferente,  a  esta  ley  se  le  conoce  como  Ley  de  las  proporciones múltiples.    En  1808  Dalton,  publicó  su  obra  titulada  “Un  nuevo  sistema  de  filosofía  Química”,  donde  establece  su  Teoría  atómica  a  partir  de  las  propiedades  físicas  del  aire  atmosférico.  Dalton  incluyó  en  ese  trabajo  la  masa  atómica  de  varios  elementos  y  compuestos  conocidos.  Aunque  sus  masas  no  eran  muy  precisas,  fue una  aportación  importante  en  la  clasificación  de  los  elementos,    además  que  proporcionaba  una  simbología para representar a los elementos y las moléculas. 

  Dalton estableció los siguientes:

Postulados de la teoría atómica:

1. Los elementos se componen de partículas extremadamente pequeñas, llamadas átomos que son indivisibles. 2. Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí en propiedades; los átomos de elementos diferentes tienen propiedades distintas entre sí . 3. Los átomos de un elemento no se crean ni se destruyen en una reacción química, sino que simplemente se reordenan. 4. La formación de compuestos resulta de la combinación de dos o más átomos y siempre lo hacen en proporciones fijas de números enteros positivos.

 

El primer postulado de la teoría atómica de Dalton, indica que los átomos son la base  estructural de la materia.    Para el modelo de Dalton un átomo es una partícula sólida y pequeña que es indivisible  y que posee una masa.    Del segundo postulado podemos mencionar que un elemento es la sustancia  más  simple, químicamente  hablando y se considera que está formada por átomos de un  mismo tipo     El  tercer  postulado  cabe  señalar  que  en  una  reacción  química  se  produce  un  arreglo  y  distribución  de  los  átomos.  Dos  átomos  originalmente  juntos  se  separan y  se unen a otros. Muy similar a lo que ocurre en un baile  cuando hay intercambio de parejas.  Y  el  cuarto  postulado  de  Dalton,  es  que  cuando  representamos  a  un  compuesto  con  ayuda  de  una  fórmula química, lo que ésta nos indica es la proporción  en  la  que  se  encuentra  combinados  los  átomos.  Dicha  proporción  siempre  tendrá  que  darse  en  números  33  Universidad CNCI de México   

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enteros  ya  quee  los  átomos  son  ind divisibles  y  no  hay  posib bilidad de teener fraccio ones de átomos.       Esta  teoría ayud dó a explicaar el compo ortamiento  de la materria en diverrsas  situaciones.  Tamb bién  esta  teoría  t pressenta  algun nas  impreccisiones,  po orque  como o  veremos  más  adelaante, el áto omo sí se puede dividir  y sí existten elementtos iguales  pero con m masas  distin ntas. Dalton n no presen ntó una prop puesta claraa de la estru uctura del áátomo.     2. El modelo o atómico d de Thompso on  3.1.2 Para finales del siglo XIX la idea de quee la materiaa estaba  form mada por áto omos, no eera tan extraaña. La com munidad  cienttífica  inten ntaba  expliicar  la  naturaleza  de  unos  extraaños  rayos  que  emitíaa  un  dispossitivo  surgid do  en  la  épocca.    El  disspositivo  era  conocid do  como  tubo  de  Croo okes o tubo de rayos caatódicos.    Al reetirar el airee de su interior y aplicaar voltaje a las placas,  se podía observar que e una  de ellas (cátodo o) emitía rayyos luminosos con ciertas caracteerísticas, a  los que se d dio el  nombre de rayo os catódicos. Estos rayyos tenían la propiedad d de compo ortarse com mo un  haz  de  d luz,  un  haz  de  parrtículas  y  además  a ser  desviados  por  campo os  magnéticos  y  elécttricos.    Josep ph John Tho ompson reaalizó una seerie de experimentos ccon estos rrayos y llegó ó a la  concclusión  de  que  q estabaan  formado os  por  parttículas  carggadas  negativamente  y  los  llamó ó corpúsculos que actu ualmente so on llamamo os electronees.    Para  ese  enton nces,  ya  see  consideraaba  que  la  materia  debería  d serr  eléctricam mente  o  que  las  partículas  p negativas  n que  constitu uían  a  los  rayos  neutra.  Thompsson  supuso catód dicos  formaban  partee  del  átom mo  y  que  para  p garan ntizar  que  el  átomo  fuera  elécttricamente  neutro,  las  partículaas  negativas  debían  nadar  n en  un n  mar  de  carga  posittiva.  A  esttas  partícu ulas  negativvas  se  les  dio  posteeriormente  el  nombrre  de  electtrones.    Thom mpson  había  comp probado  laa  existencia  de  electtrones  y  prropuso  en  ese  e entoncees  una  explicación,  que  se  conoce  como  el  modelo  m del  “pudin  con n  pasas”   del  átomo,  do onde  imagginó  un  áttomo  con  cargas  negaativas  (elecctrones)  en n  este  caso o  pasas,  dispersas  entree  un  númeero  igual  dee  cargas  po ositivas  (pro otones),  eso lo hacía ser neutro.    La im mportancia  de este mo odelo radicaa en que evvidencia la  existencia d de una partícula  cargaada negativvamente, llaamada electrón, que fo orma partee del átomo o, convirtién ndose  así en la primerr partícula ssubatómicaa descubiertta; de este  modo se comprobó q que el  átom mo no es ind divisible com mo se creía..     34  Universsidad CNCI dde México   

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    El  estudio  de  los  rayos  catódicos  en  el  tubo  de  Crookes  dio  origen  a  otras  observaciones, como la del físico alemán E. Goldstein (1850‐1831) quien observó que  además  de  los  rayos  catódicos,  también  se  producían  un  conjunto  de  rayos  que  se  dirigían en dirección opuesta, a los que llamó rayos canales.    Goldstein  propuso  que    como  la  materia  tiene  que  ser  eléctricamente  neutra,  los  rayos  canales  deberían  estar  compuestos  por  partículas  de  carga  positiva  que  representan la contraparte del electrón y que ahora conocemos como protones. Esta  propuesta  no  tuvo  peso  en  la  comunidad  científica  de  su  época  y  no  fue  tomada  en  cuenta.   

Práctica 9    Instrucciones:  identifica  la  respuesta  correcta  y  contesta  las  siguientes  preguntas  acerca de las primeras contribuciones sobre la estructura del átomo.   1.‐  Describe  los  postulados  de  la  teoría  atómica  de  Dalton  y  señala  aquel  o  aquellos  que son erróneos.    2.‐ Consideras acertado el tercer postulado de la teoría de Dalton, de acuerdo a la Ley  de la conservación de la materia propuesta por Lavoisier. Justifica tu respuesta.      3.‐  ¿En  qué  se  basó  Thompson  para  desarrollar  su  modelo  atómico,  y  cuál  es  su  principal aportación?    • Señala las imprecisiones que tiene la teoría atómica de Dalton:      •  ¿Cómo imaginaba el átomo Thompson? 

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  3.1.3. El modelo atómico de Rutherford    El  conocimiento  del  núcleo  del  átomo  comenzó  con  el  descubrimiento  de  la  radiactividad en 1985, con el hallazgo de los rayos X.    Poco  antes  de  iniciar  el  siglo  XX  Wilhelm  Roentgen  (1845‐1923)  físico  alemán,  se  encontraba  trabajando  con  diversas  sustancias,  usando  el  tubo  de  rayos  catódicos,  cuando descubrió una nueva clase de rayos.     Cubrió  el  tubo  con  cartón  y  obscureció  el  laboratorio  para  observar  mejor  la  nueva  clase de rayos; después observó que el cartón empezó a irradiar una luz muy intensa,  accidentalmente  interpuso  su  mano  en  el  tubo  sobre  el  cartón  y  pudo  ver  su  mano  reflejada en el cartón.     Roentgen, no tenía idea de la naturaleza de los rayos que acababa de descubrir y los  llamo  rayos  X,  los  cuales  tienen  la  capacidad    de  traspasar  el  papel,  la  madera  y  la  carne provocando la impresión de placas fotográficas.    La  radiactividad    es  un  fenómeno  físico  natural,  por  el  cual  algunos  cuerpos  o  elementos químicos llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad  de  impresionar  placas  fotográficas,  ionizar  gases,  producir  fluorescencia,  atravesar  cuerpos opacos a la luz ordinaria, etc.    Los  avances  con  el  estudio  de  la  radiactividad  continuaron  con  Ernest  Rutherford  (1871‐1937)  quien  estudio  emisiones  radiactivas  y  logró  clasificarlas  en  alfa,  beta  y  gamma.     Rutherford  y  sus  colaboradores  Geiger  y  Mardsen,  realizaron  un  experimento  que  consistió en bombardear con partículas alfa una finísima laminilla de oro con el fin de  explorar  en  el  interior  del  átomo.  Para  esto  colocaron  una  laminilla  de  oro    y  una  pantalla de sulfuro de zinc, con la finalidad de  recoger los impactos de las partículas  alfa.    Las partículas alfa atravesaron la laminilla de oro,  pero  algunas  se  desviaron  en  la  trayectoria.  Esto  hizo  suponer  a  Rutherford  que  las  partículas  desviadas  habían  chocado  con  algo  muy  denso  y  que  ocupa  un  espacio  muy    pequeño  a  comparación con todo el tamaño del átomo.   Esta parte pequeña fue llamada Núcleo.  

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Semana 1 y 2

 

A partir de estos resultados Rutherford postuló lo siguiente:  • Casi  toda  la  masa  del  átomo  está  concentrada  en  el  núcleo  y  éste  es  muy  pequeño,  lo que señala que el átomo es en gran parte espacio vacío.  • Alrededor  del  núcleo  se  encuentran  cargas  eléctricas  negativas  con  una  masa  muy pequeña, pero que ocupan casi todo el volumen del átomo.  El modelo de Rutherford propone la existencia de dos cargas: los protones ubicados en  el  núcleo  del  átomo  y  que  concentran  toda  la  masa;  y  los  electrones  ubicados  alrededor del núcleo ocupando el mayor volumen del átomo.    3.1.4. Modelo atómico de James Chadwick  En  1932  el  físico  inglés  James  Chadwick  sugirió  que  la  radiación  estaba  formada  de  partículas. Para determinar su tamaño, bombardeó átomos de Boro con ellas y a partir  del  incremento  en  masa  del  nuevo  núcleo,  calculó  que  la  partícula  añadida  al  Boro  tenía una masa más o menos igual al protón.    Sin embargo, la partícula en sí no podía detectarse en una cámara de niebla de Wilson.    Chadwick decidió que la explicación debía ser que la partícula no poseía carga eléctrica  (una partícula sin carga no produce ionización y, por lo tanto, no condensa gotitas de  agua). Por ello, Chadwick llegó a la conclusión de que había emergido una partícula del  todo nueva, una partícula que tenía aproximadamente la misma masa del protón, pero  sin carga, o en otras palabras, era eléctricamente neutra.     La  posibilidad  de  una  partícula  así  ya  había  sido  sugerida  y  se  propuso  un  nombre:  Neutrón.  Chadwick  aceptó  esa  denominación.  Los  neutrones  se  encuentran  en  el  núcleo junto con los protones.     Hasta ahora hemos estudiado las tres partículas elementales que forman el átomo y a  partir de aquí podemos definir las propiedades que las caracterizan.    3.1.5. Número atómico, número de masa y masa atómica  El número atómico es el número de protones que tiene un átomo en el núcleo y se  simboliza con una letra Z.    El  átomo  es  eléctricamente  neutro,  el  número  de  protones  es  igual  al  número  de  electrones. Para cada elemento su número atómico es único y determina la identidad  del elemento.    Por ejemplo:  Un átomo tiene 8 protones, nos estaríamos refiriendo al Oxígeno, pero si tiene 7  protones estamos hablando del Nitrógeno.                                                     Z=Número atómico= Número de protones  •  Todos los átomos de Hidrógeno tienen 1 protón: el número atómico del  Hidrógeno es 1.  •  Todos los átomos de Sodio tienen 11 protones; el número atómico es 11.  •  Todos los átomos de Aluminio tienen 13 protones; el número atómico es 13. 

  37  Universidad CNCI de México   

Talller de Q Química II 

 

Semana  1 y 2

 

Núm mero de massa o número másico  Los p protones y llos neutron nes tienen p prácticamen nte la mismaa masa: 1.0 007276 umaa y  1.008 8665 uma, respectivam mente. Esto o equivale a decir, por eejemplo, qu ue una perso ona  pesa 100.6 Kg y otra pesa 1 100.7 Kg, la diferencia es muy peq queña, que resulta  Consideraremos la masa del protón y la del neeutrón com mo de 1 umaa.  insignificante. C   Uma (unidad dee masa atóm mica) es unaa medida qu ue se creó ccon fines prácticos paraa  medir la masa d del átomo.    e c constituyen n  una  fracciión  extremadamente  pequeña  dee  la  masa  de  d un  Los  electrones  átom mo. Serían n necesarios 1 1,837 electrrones para  tener una  masa total  equivalente e a la  masaa de un sólo o protón. Laa masa del  electrón ess prácticamente de cerro, de modo o que  la ma asa del átom mo es funda amentalmente la de su us protones y neutronees.  

  Partíículas subattómicas 

La su uma de prottones y neutrones de u un átomo  re ecibe el nom mbre de núm mero de maasa.                            N Número de m masa= Núm mero de protones + Núm mero de neeutrones    La reepresentació ón de los áttomos pued de tomar la siguiente fo orma, por eejemplo:    

 

n de  protones  y  y electroness  es  el  mism mo  número o  en  un  áto omo  y  Puessto  que  el  número  está  representaando por la  Z, el único  que llega aa variar es eel número d de neutrones, el  cual se puede obtener resttando el núm mero atómiico menos eel número m másico.   Tomaando el ejemplo anterior tendríam mos:  75 33

  38  Universsidad CNCI dde México   

 

Taller de Química I 

Semana 1 y 2

 

  Revisemos algunos más ejemplos a continuación:   238 92

U

uma

No. de masa

Protones

92

1

92

Neutrones

146

1

146

Electrones

92

0 238 uma

207 82 Pb

uma

No. de masa

Protones

82

1

82

Neutrones

125

1

146

Electrones

82

0 238 uma

 

Masa atómica  La masa atómica de un elemento es la masa promedio de los átomos de un elemento,  en relación con la masa del átomo de Carbono‐12 tomada como 12 uma exactamente.   La masa exacta de un átomo no es un  número entero, como sucede en el número de  masa.  Por  ejemplo  la  masa  exacta  del  As  con  42  neutrones  es  de  74.9216  uma,  ligeramente interior a su número de masa.    En realidad los isótopos que los veremos en la próxima sesión, son los responsables de  que la masa de los elementos químicos en la tabla periódica no sea un número entero,  ya que la masa que se presenta en la tabla es una resultante de promediar las masas  de los diferentes isótopos existentes de un mismo elemento.   

Práctica 10  Define los siguientes conceptos.    a) Número atómico     b) Número de masa   c) Masa atómica Resuelve los siguientes ejercicios relacionando las partículas  subatómicas, número de masa y número atómico.   Revisa el siguiente ejemplo. Átomo 31 15

P

60 27

Co

No. de protones

No. de electrones

No. de neutrones

No. atómico

Número de masa

15

15

16

15

31

197 Au 79 64 Cu 29

  39  Universidad CNCI de México   

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Semana 1 y 2

 

Sesión 6  Los temas a revisar el día de hoy son:   3.1.6.  Isótopos y sus aplicaciones   3.1.7.  Modelo actual  y  los números cuánticos (n, l, m, s)   3.1.8.  Subniveles de energía y orbitales   3.1.9. Reglas para elaborar configuraciones electrónicas y diagramas                  de orbitales.    3.1.6.  Isótopos y sus aplicaciones  Hay casos especiales en el que existen elementos con el mismo número atómico pero  diferente número de masa, a estos elementos se les llama Isótopos     La mayor parte de los elementos tienen varios isótopos.   Un  ejemplo  de  isótopo  es  el  Hidrógeno,  que  es  el  elemento  más  abundante  en  el  Universo  con  un  75%  aproximadamente.  El  Hidrógeno  posee  tres  isótopos  naturales  que se denotan como:  •  Protio (Hidrógeno ordinario), 1H  •  Deuterio, 2H  •  Tritio, 3H  

    Después  del  descubrimiento  de  la  radiactividad,  se  encontró  que  existían  elementos  con  propiedades  químicas  idénticas,  pero,  propiedades  radiactivas  diferentes,  por  lo  que fueron llamados radioisótopos.  Las aplicaciones de los isótopos radiactivos son  múltiples y abarcan distintos campos  en la industria, medicina e investigación.    •   Industria  En  este  ámbito  se  realizan  sustancias  radiactivas  que  son  introducidas  en  un  determinado  proceso.  Después  se  detecta  la  trayectoria  de  la  sustancia  gracias  a  su  actividad  radiactiva.  También  se  han  elaborado  instrumentos  radioisotópicos  que  permiten realizar mediciones sin o físico directo.   

40  Universidad CNCI de México   

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Semana 1 y 2

 

Es  posible  obtener  imágenes  de  la  estructura  interna  de  algunas  piezas  utilizando  radiografías basadas en rayos gamma. Y así comprobar la calidad de piezas metálicas  fundidas, piezas cerámicas, análisis de humedad en material de construcción, etc.    • Medicina   Es  común  la  utilización  de  elementos  radiactivos  no  encapsulados,  normalmente  en  estado líquido, como trazadores para el estudio del corazón, hígado, glándula tiroides,  etc.   En  estas  actividades  se  generan  materiales  de  desecho  contaminados  con  los  elementos radiactivos empleados como son las jeringuillas, agujas, viales contenedores  de líquidos radiactivos, guantes, papel, tejidos y material médico diverso.     Por  medio  de  técnicas  nucleares  se  puede  combatir  ciertos  tipos  de  cáncer  en  la  terapia  médica,  el  radioisótopo  Yodo‐131  es  usado  en  exámenes  médicos  y  en  el  tratamiento del cáncer de la glándula tiroides.    • Investigación   En  el  ámbito  de  la  Biología,  la  introducción  de  compuestos  radiactivos  marcados,  ha  permitido  observar  actividades  biológicas  hasta  en  los  más  mínimos  detalles,  dando  impulso a los trabajos de carácter genético.     En  los  centros  de  investigación  nuclear  (laboratorios,  universidades,  reactores  de  enseñanza  e  investigación)  se  producen  a  su  vez  residuos  radiactivos  de  naturaleza  física y química muy variable, que requieren también una gestión segura y eficaz. Un  radioisótopo importante es el carbono‐14 que se emplea en la datación de fósiles.      3.1.7. Modelo atómico actual y los números cuánticos (n, l, m,s)    Fue desarrollado durante la década de 1920, sobre todo por Schrödinger y Heisenberg.  Es  un  modelo  de  gran  complejidad  matemática,  tanta  que  usándolo  sólo  se  puede  resolver  con  exactitud  el  átomo  de  Hidrógeno.  Para  resolver  átomos  distintos  al  de  Hidrógeno se recurre a métodos aproximados.    El  modelo  atómico  actual  llamado  "modelo  orbital"  o  "cuántico  ‐  ondulatorio"  se  basa en:     • La  dualidad  onda‐partícula  de  luz:  Louis  de  Broglie  (1924)  postula  que  el  electrón  y  toda  partícula  material  en  movimiento  tienen  un  comportamiento  ondulatorio.   •  El  principio  de  incertidumbre  de  Heisenberg  (1927)  físico‐alemán,  establece:"Es  imposible  determinar  simultáneamente  y  con  exactitud,  la  posición  y  la  velocidad  del  electrón".  El  acto  de  observar  al  electrón  produce  una incertidumbre significativa en la posición  y el movimiento del electrón.      41  Universidad CNCI de México   

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Semana  1 y 2

 

La naaturaleza on ndulatoria d del electrón n permite q que éste seaa descrito p por una ecuación  de  ondas.  o Sch hrödinger  (1926)  forrmuló  una  ecuación  (ecuación  de  ondas  de  Schrö ödinger)  que  permitee  obtener  valores  qu ue  correspo onden  a  reegiones  de e  alta  prob babilidad  dee  encontrar  electronees    en  una  región  tridimensionaal  alrededo or  del  núcleeo llamada orbital atóm mica, dondee es probab ble ubicarloss.    Comparando el  movimientto de los orrbitales con n las  aspas  de  un  ventilador  preendido,  no  podremos  ver  la  forma  de  las  aspas  por  la  velocidaad  ni  donde e  se  uentran,  al  igual  lo  eleectrones  en n  la  órbitas  no  encu podeemos asegu urar exactam mente  la p posición donde  están n,  solamen nte  observaarías  las  nubes  n que  se  form man alrededor del núcleeo.     Aunq que con el m modelo de  la mecánicca cuántica  del  átom mo queda cllaro que no se puede ssaber dónde e se  encu uentra un electrón, si d define la región en la q que  pued de encontraarse en un m momento daado.   De  laa  época  de  Dalton  a  laa  de  Schröd dinger  nuesstro  modelo  del  átomo  ha  sufrrido  mucchas    modificaciones y la investiggación siguee en marchaa.    Núm meros cuánticos  Los n números cu uánticos nos indican laa posición y  la energía  del electrón. Cada electrón  dentro de un átomo puedee ser identifficado por cuatro númeeros cuánticcos que son n:  

Nú úmero cuá ántico prin ncipal “n” Nú úmeros cu uánticos

Nú úmero cuá ántico secundario o azimutal “l” “ Nú úmero cuá ántico mag gnético “m m” Nú úmero cuá ántico de giro g “s”

  mero  cuántiico  princip pal  n:  indicca  los  nive eles  Núm energéticos  principales.  Se  encuentrra  relacionaado  con  el  tamaño  de  las  órbitas.  En  la  medida  m que e  su  valorr aumenta,  el nivel ocupa un volu umen mayo or y  pued de  conteneer  más  electrones,  y  su  conten nido  energético  es  superior.  Puede  tomar  valo ores  enteros de   n = 1 1, 2, 3…              42  Universsidad CNCI dde México   

 

 

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Número  cuántico  secundario  o  azimutal  l:  determina  el  achatamiento  de  la  órbita,  entre  más  achatada  sea,  más  aplanado  será  el  elipse  que  recorre el electrón. Puede tomar valores de   l = 0, 1, 2, 3,…(n‐1)                  Número  cuántico  magnético  m:  indica  la  orientación espacial de las órbitas de los elipses. Su  valor  depende  del  número  de  elipses  existentes  y  varía desde ‐1 hasta l, pasando por el valor de 0, m  =2l+1. Las órbitas pueden tener 5 orientaciones en  el espacio.          Número  cuántico  de  giro  s:  cada  electrón  en  un  orbital, gira sobre sí mismo. El giro puede ser en el  mismo  sentido  que  el  de  su  movimiento  o  en  sentido  contrario  como  las  manecillas  del  reloj,  el  número  cuántico  es  spin  s,  que  puede  tener  dos  valores ½ y ‐1/2.     

 

 

 

Práctica 11    Instrucciones: identifica las respuestas correctas a las siguientes preguntas.   1.‐ Describe con tus palabras el principio de incertidumbre de Heisenberg:    2.‐ Completa la tabla con la información de los números cuánticos:  Número cuántico

Nombre del número cuántico

Qué describe

n

Número cuántico principal

El tamaño de las órbitas.

Representa su forma

l m s

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Semana  1 y 2

 

3.1.8 8. Subnivele es de energgía y orbitales  Gracias  a  la  mecánica  m cu uántica  y  la  ecuación  del  científico  Schrödinger  no os  ha  mitido comp prender máss la estructu ura electrón nica de los áátomos.   perm De acuerdo a laa mecánica  cuántica, ccada nivel d de energía d del átomo ttiene uno o o más  subn niveles.   El prrimer nivel  de energía  tiene un só ólo  subnive el; el segun ndo tiene do os subniveles; el  terceer  nivel  tien ne  tres  sub bniveles  y  así  a sucesivaamente,  en  otras  palaabras  el  nivvel  de  energía “n” tien ne “n” subn niveles. Cada subnivel ttiene uno o o más orbitales, que es una  regió ón  en  el  esspacio  del  átomo  á en  forma  f tridim mensional  específica.  Los  orbitales  se  desiggnan mediante  letras m minúsculas y son: “s”, “p”, “d” y ““f”.     • Orbital  “s”. O . La forma d de este orb bital es esférica  y y su tamaño o aumenta  su número o cuántico n n. El  o orbital s tien ne un máxim mo de 2e‐. Estos orbitaales  se designan  como 1s, 2 2s, 3s. El orb bital 3s es m más  g grande que  el orbital 1ss.    • Orbital  O   “p”.  Tienen  la  l forma  de  d dos  lóbu ulos  u ubicados  en n  lados  opu uestos  al  nú úcleo  y  con  un  n nodo.  Hay  3  3 tipos  de  orbitales  o “p p”  que  difie eren  e la  orien en  ntación.  Los  3  orbitales  p  pued den  a alojar 6e‐ co omo máximo.   •

Orbital  “d”. O ”. Presentan n la forma d de lóbulos p pero con  u distribu una  ución  más  compleja.  Existen  5  tipos  t de  o orbitales  d.  Un  conjunto  de  cinco o  orbitales,  tiene  5  p pares de ele ectrones en un total mááximo de 10 0 e‐.    

•

Orbital    “f””.    Es  la  fo O orma  más  compleja  c que  q   los  o orbitales  d Tiene  un  aspecto  multilobu d.  ular    y  p presenta  un n  conjunto  de  siete  orbitales,  o caapaz  de  c contener sie ete pares dee electronees en total h hasta un  m máximo de 1 14 e‐.  

 

Tablaa  que  resu ume  la  info ormación  fu undamental  acerca  dee  los  nivelees  de  enerrgía,  subn niveles, orbitales atómiicos  y la disstribución d de los electrrones. 

  44  Universsidad CNCI dde México   

 

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3.1.9.  Reglas para elaborar configuraciones electrónicas y diagramas de                             orbitales     La forma en que están distribuidos  los electrones en un átomo entre los diferentes  orbitales se denomina, configuración electrónica.    Con  la  configuración  electrónica  se  pretende  predecir  la  distribución  de  los  electrones  en  un  átomo  simple  o  con  muchos  electrones  y  para  esto  tenemos  que  considerar tres reglas o principios:  •  Principio  de  exclusión  de  Pauli.  Menciona  que  cada  orbital  puede  tener  como máximo dos  electrones, pero si los electrones tienen espines opuestos.    • Principio  de  Aufbau.  El  cual  indica  que  si  un  átomo  es  polielectrónico,  los  distintos electrones van ocupando los orbitales en orden creciente de energía,  es  decir,  primero  ocupan  los  de  menor    energía  y    así  sucesivamente.  Dicho  orden es el siguiente.  

  Regla de Hund. Establece los electrones cuyo giro es igual. Deben ocupar todos los  orbitales que tienen igual energía, antes de que electrones que tengan giros opuestos  puedan  ocupar  los  mismos  orbitales.  Se  representan  con  un  par  de  flechas  en  sentidos opuestos, en un diagrama de orbitales, que a continuación se presenta.                     

  45  Universidad CNCI de México   

 

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Semana 1 y 2

 

Para  construir  una  configuración  electrónica  hay  que  seguir  los  siguientes  sencillos  pasos:    1.‐ Conocer el número de electrones que hay que acomodar.  Para cada elemento tenemos asociado un número atómico que representa al número  de  protones.  Como  el  átomo  es  neutro,  el  número  de  protones  deberá  ser  igual  al  número de electrones. De esta forma, si sabemos el número atómico del elemento   podemos conocer el número de electrones que hay que acomodar.    2.‐  Aplicar  el  principio  de  Aufbau,  esto  significa  seguir  el  orden  de  llenado,  establecido por el principio de exclusión de Pauli.    3.‐ Tomar en cuenta la regla de Hund.    O

                                                                    O  

  De  acuerdo  con  las  reglas  anteriores,  las  configuraciones  electrónicas  se  pueden  representar conociendo el número atómico y distribuyendo los electrones, vamos a  ilustrar  la  configuración  electrónica  del  átomo  más  simple:  el  Hidrógeno,  que  tiene  número atómico de 1 y por lo tanto tiene 1 electrón.                                                        

1

H

    El orden de llenado de los subniveles de energía de los átomos va en orden creciente  y  la configuración electrónica se leería de la siguiente manera:  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6

 

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Taller de Química I 

 

Semana 1 y 2

  s

s

p

Las configuraciones electrónicas  y los diagramas de orbitales permiten especificar la  distribución  de  los  electrones  en  los  subniveles  de  los  átomos  y  así  nos    permiten  saber la posición de los elementos en la tabla periódica.   

 

Práctica 12    Instrucciones:  con  base  en  tus  conocimientos  adquiridos  en  la  sesión  identifica  y  contesta lo que se te pide.  1.‐ Explica el principio de exclusión de Pauli:    2.‐ ¿Cuál es el número máximo de electrones que se pueden acomodar en cada uno  de los siguientes subniveles de  energía?    a) 2s _______                             b)   5f _______            c) 4f ______  d) 4p _______                             e)   3d ______             f) 7s ______    3.‐ Arregla los siguientes subniveles en orden creciente de energía:     3p, 3d, 4s, 3s, 2p, 4p    4.‐  Debes  consultar  la  tabla  periódica  y  la  sesión  previa  para  encontrar  el  número  atómico  que  representa  la  cantidad  de  protones  y  electrones,  y  escribir  la  configuración  electrónica  de  los  siguientes  elementos. Elemento Magnesio

Número atómico 12

Configuración electrónica 1s2, 2s2, 2p6, 3s2

Cloro Arsénico Kriptón Plata Plomo

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Semana  1 y 2

 

Sesión 7  Los ttemas a revvisar el día d de hoy son::  4 Anteced 4. dentes histó óricos de la clasificació ón de  los ellementos    4.1. Nociones de N e grupo, periodo y bloq que, aplicad das a los elementos      q químicos en n la tabla pe eriódica acttual    4. An ntecedentes históricoss de la clasifficación de  los elemen ntos  El  se er  humano o  se  caractteriza  por  la  constante  exploración  de  un n  orden  en n  la  naturaleza  y  claasificar  tod do  aquello  que  consid dera  de  imp portancia.  LLos  seres  vivos  tenemos  un  sistema  de  clasificació ón,  los  Cinco  Reinos  y  actualm mente  los  Tres  T Dom minios.     p deel  siglo  XIX X    se  conoccían  unos  55  5 elementtos  con  pro opiedades  que  A    principios  parecían diferen ntes  y sin u un orden.     Vario os  químico os  intentarron  organizarlos  de  maneera  sistemáática  y  fue  así  como  empezaron  e a  su urgir  las  primeras  p clasificacionees  de  los  elem mentos.     En laa tabla perió ódica que p prevalece en n nuestros  días  aparecen lo os elemento os en una aagrupación  ordenada  según n  sus  caraccterísticas  químicas  q y  físicaas.     Johann Döbereiiner (1780‐1849)     das de Döbe ereiner  Triad Uno  de los prim meros intenttos para aggrupar los elementos d de propiedaades análogas y  n  los  pesoss  atómicos  se  debe  al  a químico  alemán  a Joh hann  Wolfggang  relaccionarlo  con Döbeereiner (178 80‐1849)  quien  en  1817  puso  de e  manifiesto o  el  notablee  parecido  que  existía entre lass propiedad des de ciertos grupos d de tres elem mentos, con n una variacción  mero al últim mo.  gradual del prim   ñaló la existtencia de ottros gruposs de tres eleementos en n los  Posteeriormente (1827) señ que  se  daba  la  misma  relaación  (cloro o,  bromo  y  yodo;  azuffre,  selenio  y  telurio;  litio,  sodio o y potasio)).    mentos se lles denomin nó Triadas y hacia 185 50 ya se hab bían  A esttos grupos  de tres elem enco ontrado  unaas  20,  lo  que  q indicab ba  una  cierrta  regularidad  entre  los  elemen ntos  quím micos.   

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Döbeereiner inteentó relacionar las prop piedades qu uímicas de  estos elementos (y de e sus  comp puestos) co on los pesoss atómicos, observando o una gran aanalogía en ntre ellos, y una  variaación graduaal del primeero al último o.    Triad das Döbereiner   En su u clasificación de las trriadas (agru upación de  tres  elementoss)  Döberein ner  explicab ba  que  el  peso o  atómico  promedio  de  d los  pessos  de  los  elem mentos  extremos,  ess  parecido  al  peso  atóm mico del elem mento de een medio.     Por eejemplo, paara la triadaa Cloro, Bro omo, Yodo  los p pesos atómiicos son resspectivamente 36, 80  y  127 7;  si  sumam mos  36  +  127  y  dividim mos  entre  dos,  obtenemos  81,  que  es  e aproximadamente  y si  le  dam mos  un  visttazo  a  nueestra  tabla  80  y  perió ódica  el  ellemento  co on  el  peso o  atómico  aproximado a 8 80 es el bro omo lo cual hace que  conccuerde  un  aparente  ordenam miento  de  triadas.     John n Newlands (1838‐1898 8)   Ley d de las octavvas de Newlands   En 18 864, el quím mico inglés John Alexander Reina Newlands ccomunicó aal Royal College  of  Chemistry  C (Real  Coleggio  de  Quím mica)  su  observación o n  de  que  aal  ordenar  los  elem mentos en o orden crecieente de sus  pesos atóm micos (prescindiendo d del hidrógeno),  el occtavo elemeento a partirr de cualquier otro ten nía unas pro opiedades m muy similare es al  primero.     En essa época, lo os llamados gases nobles no habíaan sido aún descubierto os.     Esta  ley mostraba una cierrta ordenacción de los  elementos en familiass (grupos),  con  prop piedades  mu uy  parecidaas  entre  sí  y  en  Perio odos,  formaados  por  occho  elemen ntos  cuyas propiedad des iban varriando proggresivamentte.   

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  El  nombre  de  octavas  se  basa  en  la  intención  de  Newlands  de  relacionar  estas  propiedades con la que existe en la escala de las notas musicales, por lo que dio a su  descubrimiento el nombre de Ley de las octavas.    Como  a  partir  del  calcio  dejaba  de  cumplirse  esta  regla,  esta  ordenación  no  fue  apreciada por la comunidad científica que la menospreció y ridiculizó, hasta que 23  años más tarde fue reconocida por la Royal Society,  que concedió a Newlands su más  alta condecoración.    Lothar Meyer  (1830‐1895)   Realizó  una  de  las  mejores  clasificaciones,  donde  pone  en  evidencia  una  cierta  periodicidad  en  el  volumen  atómico  en  relación  con  sus  masas  atómicas.    Meyer  logra clasificar 56 elementos.    Dimitri Mendeleiev (1834‐1907)   Presenta su primera versión de la Tabla periódica en 1869 que contenía 63 elementos  y  similar a la tabla periódica moderna. Señaló que las propiedades físicas y químicas  de los elementos varían periódicamente al aumentar la masa atómica. Esto se conoce  como la Ley periódica.    Por  lo  tanto  los  elementos  de  la  tabla  de  Mendeleiev  estaban  ordenados  por  masa  atómica.  Otro  criterio  de  Mendeleiev  fue  que  tomó  en  cuenta  una  propiedad  llamada  valencia,  que  es  la  capacidad  que  tienen  los  átomos  para  formar  compuestos.     La tabla periódica de Mendeleiev presentaba ciertas irregularidades y problemas. En  las décadas posteriores tuvo que integrar los descubrimientos de los gases nobles, las  "tierras  raras"  y  los  elementos  radiactivos.  Otro  problema  adicional  eran  las  irregularidades  que  existían  para  compaginar  el  criterio  de  ordenación  por  masa  atómica creciente y la agrupación por familias con propiedades químicas comunes.  50  Universidad CNCI de México   

 

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    Henry Moseley  (1887‐1913)     En 1913, hizo experimentos con algunos metales en el tubo de rayos catódicos y al  ordenar  los  datos  observó  las  longitudes  de  onda  de  los  rayos  emitidos  por  un  elemento dado, así  pudo determinar el número atómico.    Mosely estableció el concepto de número atómico, el cual relacionaba el número de  cargas positivas del núcleo del átomo que coincide con el número de electrones en  los niveles de energía.    También  ordenó  los  elementos  de  la  tabla  periódica  de  Mendeleiev,  y    demuestra  que  las  propiedades    de  los  elementos  están  en  función  periódica  de  sus  números  atómicos.     Aunque se reconoce a Mendeleiev como el descubridor de la tabla periódica, Meyer  había  ideado  de  forma  individual  su  tabla  periódica,  pero  su  trabajo  no  se  publicó  hasta  1870,  un  año  después  de    Mendeleiev,  quien  ya  había  logrado  predecir  las  propiedades químicas  de elementos por descubrir.   

  Como  puedes  observar,  los  científicos  intentaron  buscar  un  orden  y  clasificar  a  los  elementos  de  acuerdo  a  sus  características  físicas,  químicas  y  número  atómico;  tú  también puedes clasificar los objetos dependiendo del tipo de material del cual están  hechos, color, brillo, masa, etc.      51  Universidad CNCI de México   

 

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Prácctica 13    Instrrucciones:  con  c base  en n  el  conocimiento  adq quirido  en  la  l sesión  13 3,  completaa  de  form ma individual el siguientte cuadro de antecedentes de la ttabla periód dica.  

  ¿Quéé  informaciión  se  pued de  obtenerr  de  la  tabla  periódicaa?  ¿Cuál  ess  la  utilidad d  de  cono ocer esta infformación?           4.1.   Nociones  de grupo, p periodo y b bloque, aplicadas a lo os elemento os químicoss en    la tabla periódicca actual  La taabla periódica ha experrimentado m muchos cam mbios para incluir elem mentos nuevos,  valorres más exaactos y diferrentes form mas de rotulaar los grupo os de elemeentos.     En  la  actuaalidad,  loss  elementos  están n  orden de:  organizados en la tabla perriódica en o •  Número o  atómico,  número  de  d la  masaa  atómica creciente.  os.  •  Periodo •  Grupos o Familias.         Bloque  “f”.  Son n  los  elemeentos  que  se  encuenttran  en  la  parte  inferior  de  la  taabla  perió ódica,  se  llaman  elem mentos  de e  transición n  interna  y  muchos  de  ellos  son  obtenidos de manera artificial. Aquí see encuentraan los lantánidos y actíínidos.     

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Elem entos esentativos Repre

Elementos de ansición tra

Elementos ativos representa

Elementos de d transición in nterna

  Veam mos  alguno os  ejemploss  para  iden ntificar  a  lo os  elementtos  de  acueerdo  al  gru upo,  perio odo y bloqu ue, en que  se encuenttran, de acu uerdo con lla tabla perriódica.  Re evisa  tamb bién los sigu uientes  elementos (en n la tabla se encierra caada uno de eellos):     oro:  1. Clo Grup po: VIIA  Perio odo: 3  Bloque: p  el CI se encuenttra en los  mentos reprresentativo os.   elem 2. Caalcio:  Grup po: IIA  Perio odo: 4  Bloque: s  Ca  eestá dentro de los elem mentos  repre esentativoss.  3. Orro:  Grup po: IB  Perio odo: 6  Bloque: d  Au see encuentraa en los  elem mentos de trransición.   

Prácctica 14    Instrrucciones:  contesta  c   lo o  que  se  te  pide,  de  acuerdo  a  laa sesión  preevia  y  utilizza  la  tablaa periódica, para un meejor desemp peño.  1. Lo os metales  alcalinos esstán en la m misma familia en la taabla periódiica, ¿cuál es su  nú úmero de grupo y cuán ntos electro ones de vale encia tiene ccada uno?     2.‐ Lo os halógeno os están en la misma ffamilia en laa tabla periódica, ¿cuáál es su núm mero  de grrupo y  cuán ntos electro ones de valeencia tiene cada uno?  53  Universsidad CNCI dde México   

 

 

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3.‐   Escribe la configuración electrónica para el elemento que se localiza en:  a) Grupo III A y periodo 4  b) Grupo VII A y periodo 3    4.‐ Indica el número de grupo y el número de electrones de valencia de los siguientes  elementos.  Ejemplo: carbono gpo. IV, 4 e‐ de valencia.    Magnesio  Flúor   Potasio   Nitrógeno                                                                           54  Universidad CNCI de México   

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Sesión 8  Los temas a revisar el día de hoy son:  4.2.

Propiedades periódicas (electronegatividad,  energía de ionización,    afinidad electrónica, radio y  volumen  atómico)  y su variación en la  tabla periódica    4.3. Caracteriza la unidad e importancia de los metales  y no metales para                  la  vida socioeconómica del país  4.3.1. Importancia de los minerales en México      4.2.  Propiedades  periódicas  (electronegatividad,    energía  de  ionización,  afinidad  electrónica, radio y  volumen  atómico)  y su variación en la tabla periódica    Actualmente muchas empresas, negocios y casas utilizan purificadores de aire, debido  a que la atmósfera presenta un alto grado de  contaminación, así como iones negativos  y positivos.  Te preguntarás ¿qué son los iones negativos y positivos?, pues  los verás a detalle más   adelante en el avance de la sesión.  El aire tiene una carga excesiva de  iones positivos  con efectos perturbadores  que afectan la salud  y el estado anímico de las personas.   Los iones positivos provocan un aumento en la producción de serotonina que es una  hormona  que  segregamos  en  el  cerebro  y  causa  hiperactividad    y  por  consecuencia   agotamiento, ansiedad y depresión.  Y  por el contrario los iones negativos son producto de la  naturaleza, lo cual, tiene un  efecto  “positivo”  para  la  salud,  ya  que  adquieren  importantes  propiedades  terapéuticas.  Por  ejemplo,  es  recomendable  pasear  cerca  de  montañas  o  donde  existan plantas, ríos o lagunas, así como aspirar brisa marina, esto produce bienestar  inmediato en cualquier ser vivo.   Los iones negativos despejan la mente, levantan el ánimo  y producen una sensación  de alivio y bienestar, tienen efectos tranquilizadores  y una reducción  de serotonina.  Esta sensación de acuerdo a investigaciones científicas,  es la que se producirá cuando  un aparato purificador limpie el aire de nuestro espacio, ya sea casa u oficina.   Las propiedades periódicas son características de los elementos químicos, varían en  forma similar a lo largo de los periodos o los grupos, y las tendencias observadas se  repiten periodo tras periodo o grupos tras grupos.   Hay un gran número de propiedades periódicas. Entre las más importantes destacaríamos: • Tamaño atómico: Los electrones carga negativa son atraídos hacia el núcleo del átomo donde se encuentran los protones carga positiva. Los electrones se repelen entre sí, por que poseen cargas negativas iguales. • Radio atómico: distribución de los electrones en los orbitales del átomo. • Energía de ionización: energía necesaria para arrancarle un electrón. • Electronegatividad: mide la tendencia para atraer electrones. • Afinidad electrónica: energía liberada al captar un electrón.

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La  configuración  electrónica  de  valencia  explica  por  qué  los  grupos  de  la  tabla  periódica definen a  familias con propiedades similares. Debido a que los electrones de  valencia determinan el comportamiento químico de un elemento, y los grupos tienen  configuraciones electrónicas de valencia parecidas, entonces los elementos dentro de  un mismo grupo presentarán un comportamiento químico similar.  A  continuación  veremos  algunas  propiedades  que  presentan  un  comportamiento  periódico.  •

 Tamaño atómico 

Los electrones poseen carga negativa, por tal motivo, son atraídos hacia el núcleo del  átomo  donde  se  encuentran  los  protones  con  carga  positiva.  Además,  los  electrones  también repelen entre sí debido a que todos poseen cargas negativas iguales.  Al  aumentar  el  número  atómico,  aumenta  también  la  cantidad  de  protones  en  el  núcleo  y  con  ello  la  carga  nuclear,  pues,  conforme  crece  esta  carga  nuclear,  los  electrones  son  atraídos  hacia  el  núcleo  con  mayor  fuerza.  Sin  embargo,  entre  más  lejano esté un electrón del núcleo, menos será la atracción que experimentará debido  a éste.   Se debe considerar que de acuerdo a la configuración electrónica de un átomo, existen  electrones en varios niveles de energía, por lo que aquellos electrones con capas más  internas repelerán a aquellos que se encuentran en las capas más externas haciendo  que la atracción que sientan por parte del núcleo sea menor.   A  este  efecto  de  protección  que  ejercen  los  electrones  de  las  capas  internas  se  le  conoce como efecto pantalla. El efecto pantalla permite que la atracción nuclear sobre  los  electrones  de  las  capas  más  externas  sea  menor  al  que  se  esperaría  de  no  haber  repulsión entre electrones.   Por tal motivo, se define a la carga nuclear efectiva como la atracción que ejerce el  núcleo sobre los electrones de las capas externas, considerando el efecto de pantalla  que ejercen los electrones de las capas internas. La carga nuclear real es la atracción  que ejerce el núcleo sobre los electrones externos sin considerar el efecto pantalla.  De acuerdo a lo anterior, observamos que al recorrer la tabla periódica de arriba hacia  abajo  a  lo    largo  de  un  grupo,  se  incrementa  el  nivel  de  energía  principal  (número  cuántico n) y con ello aumenta la distancia entre los electrones y el núcleo; por lo que  el tamaño del átomo debe aumentar.   Si  recorremos  la  tabla  periódica  a  lo  largo  de  un  periodo  de  izquierda  a  derecha,  el  nivel de energía principal no cambia, sin embargo, aumenta la cantidad de protones en  el núcleo, por tanto, la atracción hacia los electrones también aumenta haciendo que  el tamaño del átomo disminuya.   

 

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Radio aatómico 

No  es  e tan  fácil  de  medir,  tomando  t en  cuenta  el  radio  de  un  átomo  aislaado,  puesto o  que  su  nubee de electro ones, se exttiende en el espacio   y  vaaría  según n  los  facttores  amb bientales.  Cuan ndo  los  átomos  á see  unen  fo ormando  molééculas  com mo  Cl2,  es  posible  medir  m la  distaancia  entre  dos  núcleos,  por  lo  tanto  el  radio o atómico ees la distanccia entre loss centros  de  lo os  átomos.  En  la  tablaa  periódica  el  radio  aumeenta hacia aabajo en un n grupo y disminuye  a lo largo de un periodo.  •

ón  Energía de ionizació

Es  laa  energía  necesaria    para  p arranccar  electron nes  a  un  áttomo.  Y  cu uando  un  átomo  pierd de un electrrón se dice que se ion niza y se convierte en  un ion positivo o Catiión. Y  cuan ndo gana un n electrón see convierte en ion negativo o Anión.   Existten  distintaas  energíass  de  ionizaación,  depe ende  de  la  especie  q que  se  tratte.  La  primera energíaa de ionizacción es la eenergía nece esaria para  separar el  primer electrón  de  un  átomo  neutro.  La  segunda  eneergía  de  ionización,  ess  la  energíaa  necesaria  para  separar el segun ndo electrón de un áto omo y así su ucesivamente hasta “n” electrones que  tenga el átomo.   Entree  mayor  seea  el  valor  de  d la  energgía  de  ionizzación,  máss  difícil  seráá    separar  a  ese  electtrón.  Los  átomos  á con n  valores  bajos  b de  en nergía  de  ionización,  pueden  perder  electtrones para formar iones cargadoss positivamente (cationes) con faccilidad.    La en nergía de io onización en n un periodo aumenta al hacerlo eel número aatómico, y e en un  grupo  disminuyye  conform me  aumentaa  el  número  atómico  debido  a  q que  aumen nta  la  ones  y  el  núcleo;  n porr  lo  que  lo os  electrones  al  estarr  más  distaancia  entre  los  electro alejados del núccleo son fácilmente seeparables. P Por ejemplo o el Cl tienee menor en nergía  onización qu ue el F.   de io •

Afinidad d electrónicca  

Es la energía qu ue se absorrbe o se libera cuando o un  átom mo  acepta  un  electró ón  y  se  convierte  en  un  anión  o  ion  ne egativo.  Essta  energía  tiene  valo ores  posittivos,  cuand do  la  energgía  es  absorbida,    y  tiene  valorres  negativos  cuan ndo  es  liberada.  Para  P elem mentos  de  un  mism mo  periodo o  la  afinid dad  electtrónica depende de la carga nucleear. La afinid dad  electtrónica  aum menta  en  un  periodo,  conforrme  3 aumeenta  el  núm mero  atómico.    Por  ejemplo  e el  35 Br  19 tienee mayor afin nidad que eel  K.     57  Universsidad CNCI dde México   

 

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Electronegatividad 

Es la capacidad que tienen los átomos para atraer electrones cuando forman un enlace  covalente  en  una  molécula,  posteriormente  veremos  los  tipos  de  enlaces.  La  electronegatividad  no  es  estrictamente  una  propiedad  atómica,  pues  se  refiere  a  un  átomo dentro de una molécula   y por lo tanto, puede variar ligeramente cuando varía  el  "entorno"  de  un  mismo  átomo  en  distintos  enlaces  de  distintas  moléculas.  Louis  Pauling ideó una escala numérica de electronegatividad, donde el más electronegativo  es el flúor, seguido del oxígeno.  La  propiedad  equivalente  de  la  electronegatividad  para  un  átomo  aislado  sería  la  afinidad electrónica.  En un periodo de elementos, la electronegatividad aumenta con  el  número  atómico  y  dentro  de  un  grupo  la  electronegatividad  disminuye  a  medida  que  el  número  atómico  aumenta.  Los  no  metales  tienen  electronegatividades  más  altas, es decir, más capacidad de atraer electrones.  

Electronegatividad aumenta D i s m i n u y e Por ejemplo: El elemento Flúor es más electronegativo que el Carbono (C), el ´  flúor (F), tiene una tendencia mayor a atraer electrones. Así como el oxigeno ´  electronegativo que el boro (B)y el litio (Li) (O) es mas

 

Práctica 15  Instrucciones: atendiendo a las propiedades periódicas de los elementos y con ayuda  de la tabla contesta las siguientes preguntas, es necesario también que cuentes con la  tabla de electronegatividad.   1. a)   ¿Qué elemento tiene mayor Radio Atómico?                        ¿C     o     Fe?                             b)   ¿Qué elemento presenta mayor energía de Ionización?     ¿N     o     K?                                         c)   ¿Qué elemento presenta menor electronegatividad?           ¿Se    o    Zn?                             d)   ¿Qué elemento presenta menor Afinidad Electrónica?       ¿Cr     o    W?                                 58  Universidad CNCI de México   

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2.  ¿Cuál elemento de cada par puede predecirse que tenga mayor radio atómico?  a) b) c) d)

 Ca y Mg    Na y Al    Li y Fr    As y Se  

    4.3.  Caracteriza  la  unidad  e  importancia  de  los  metales  y  no  metales  para  la  vida  socioeconómica del país  Los elementos químicos también se clasifican en clases como los metales, no metales  y  metaloides  o  semimetales,  a  partir  de  sus  propiedades  físicas  y  químicas.  A  continuación te presentamos las características de cada clase.  

Características de los metales

• Todos son sólidos excepto el Hg. • Son buenos conductores de calor y electricidad. Ejemplo: la Ag, Au, Hg, Cu y Al. •Tienen superficies brillantes. • Son maleables, que se pueden martillar o laminar. Ejemplo: Fe, Au, Sn, Pb. • Son dúctiles, muchos se pueden estirar para formar alambres. Ejemplo: Al, Cu, Fe. • No tienden a combinarse químicamente unos con otros, pero si reaccionan con los no metales para formar compuestos, ejemplo NaCl.

 

No metales

• Pueden ser sólidos, líquidos o gases. • Son malos conductores de calor y electricidad. Ejemplo: S, Se, I • Tienen superficies opacas, como el carbón, azufre y fósforo. • Son frágiles y se desmoronan al golpearlos, S, C, P. • No dúctiles. • No tienen dureza, excepto el diamante. • Se combinan unos con otros para formar compuestos como CO2, SO2, metano CH4. El flúor es el no metal ´  reactivo. mas

Metaloides

 

        59  Universidad CNCI de México   

• Se encuentran en la parte intermedia de la tabla periódica. • Tienen propiedades intermedias, son semiconductores eléctricos. • El silicio es el metaloide más abundante y el cuarto elemento más abundante en la tierra, forma parte del suelo, la arcilla, ágata, amatista y la arena en combinación con otros elementos.

Talller de Q Química II 

 

Semana  1 y 2

 

Los eelementos sse clasifican n en metales, no metales y metaaloides, com mo se mue estra  en laa tabla perió ódica.    4.3.1 1. Importan ncia de los m minerales en México  Los m minerales son sólidos n naturales dee origen ino orgánico. Exxiste una grran variedad d de  mineerales que sse acumulan en yacimientos en e el subsuelo,,  al aire lib bre o a gran ndes  profu undidades een el mar.   Los m minerales see clasifican en:  •  Metálicos  •  No metálicos  •  Mineralloides  Los  mineraloides  se  diferrencian    dee  los  metáálicos  porqu ue  presenttan  una  forma  cristaalina definida, como laa calcita y  e el cuarzo.  Denttro  de  los  metálicos  m p podemos  en nunciar  los  metales  prreciosos  como  el  oro  y  la  plataa; los metalles no ferro osos como eel cobre, zin nc  y plomo o; los metales siderúrggicos  como o el hierro yy sus aleacio ones.  En lo os no metálicos podem mos citar al ccarbón, ámbar y petró óleo.      Los m minerales tiienen gran  importancia por sus m múltiples ap plicaciones  en los diversos  camp pos de la acctividad hum mana.     La  in ndustria  mo oderna  dep pende  directa  o  indirectamente  de  d los  mineerales;  se  usan  u para  fabricar múltiples pro oductos, desde herram mientas y orrdenadores  hasta edificios  rascaacielos.     En el territorio  nacional see encuentraan yacimien ntos de min nerales quee son extraíídos  para ser sometidos a proce esos industrriales empleando maq quinaria, com mbustibles que  geneeran  energía    y  equipos.  Es  un  proceso  p con  la  finalid dad  de  obteener  todoss  los  elem mentos que se conocen n en la naturaleza, conttribuyendo al desarrollo tecnológgico,  econ nómico y so ocial de la nación.   60  Universsidad CNCI dde México   

 

Taller de Química I 

 

Semana 1 y 2

 

Uno de los elementos más importantes de la industria metalúrgica es el hierro,  pues  es  la  base  de  la  fabricación  de  maquinaria,  vías  férreas,  puentes,  barcos  y  otros  productos.  México  es  un  país  escaso  en  este  mineral,  sus  reservas  ahora  conocidas  son  1,  100  millones  de  toneladas,  representando  un  0.5%    de  las  reservas  mundiales. Uno de los estados con mayor producción de hierro es Coahuila.    El    desarrollo  de  mayores  recursos  minerales  ha  contribuido  a  la  industria  de  la  construcción  con    nuevos  materiales  como  yeso,  arcilla,  cemento,  adhesivos,  concretos, ladrillos y material aislante, entre otros.     Por otro lado, existe un grupo de minerales como el zinc, plomo, cobre, aluminio y  níquel  que  participan  activamente  en  la  industria  eléctrica,  en  la  construcción  de  buques, aviones y maquinaria.    Cabe  destacar,  que  en  la  agricultura  se  desarrollan  fertilizantes  de  origen  mineral  como  potásicos  y  la  fosforita  que  también  se  emplea  en  la  elaboración  de  detergentes, explosivos y cerámica.  Una gran cantidad de industrias se basan en la  producción de sustancias minerales.     México  se  ubica  entre  los  primeros  diez  lugares  de  la  producción  de  minerales  no  metálicos  a  nivel  mundial,  donde  uno  de  los  representantes  en  producción    es  el  azufre.    Los  minerales  no  metálicos  son  empleados  para  producir  medicinas,  impermeabilizantes,  jabones,  reactivos,  pinturas,  hules  y  cosméticos,  entre  muchos  otros.    El petróleo y gas natural  La  mayor  parte  de  la  energía  empleada  actualmente  en  el  mundo  proviene  de  los  combustibles  fósiles.  Se  utilizan  en  transporte,  para  generar  electricidad,  para  calentar  ambientes,  para  cocinar,  etc.  Estos  son  compuestos  a  base  de  carbono  e  hidrógeno, que son dos no metales.      El  petróleo  y  el  gas  natural  son  los  recursos  de  mayor  significación  dentro  de  la  industria  minera  en  México  y  constituyen  también  un  factor  decisivo  en  el  crecimiento de la economía nacional debido a su significativo aporte de divisas, a su  cuantiosa contribución fiscal, a la generación de empleos y a la demanda de insumos  industriales.    Desde  su  nacionalización,  sucedida  en  el  año  1938,  el  Estado  mexicano  controla  la  producción y la comercialización del petróleo y del gas natural a través de la empresa  Petróleos Mexicanos (PEMEX), la empresa más grande del país.   PEMEX cuenta con un total de 133.040 empleados, de los cuales 109.739 pertenecen  a  la  plantilla  fija  y  el  resto  es  personal  temporal.  En  el  año  pasado,  tuvo  un  gasto  programable superior a los 62.000 millones de pesos y unos ingresos brutos de más  de 240.000 millones.    Los descubrimientos de yacimientos a finales de los años setenta situaron a México  entre los cinco primeros países exportadores de petróleo en el mundo.   61  Universidad CNCI de México   

Taller de Química I 

 

Semana 1 y 2

 

Actualmente, las principales zonas de explotación se localizan en el sur del país, en  una región comprendida entre los estados de Tabasco y Chiapas, y en la plataforma  marina de Campeche, que junto con la zona costera del Golfo, Tamaulipas y Veracruz,  constituyen la gran zona petrolera de México.   

Práctica 16    Instrucciones: responde lo que a continuación se indica, con base en el conocimiento  adquirido en esta sesión.  1.  Completa el siguiente cuadro comparativo de: Metales, No  metales y Metaloides.   Metales

No metales

Metaloides

Características Ejemplos de elementos

2. Clasifica los siguientes elementos de acuerdo a sus propiedades y su posición en la  tabla periódica en metales, no metales y metaloides    As

Ga

O

P

Bi

Fe

Pb

Te

Ge

Zn

N

I

3.- Señala algunos artículos que utilices generalmente hechos a base de metales.

  3.‐ Señala algunos artículos que utilices generalmente hechos a base de metales 

62  Universidad CNCI de México