Leyes de Transformacion

8/14/2019 Leyes de Transformacion

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TEMA 1: LA TRANSFORMACIN QUMICA. LEYES PONDERALES.TEORA DE DALTON. LEY DE GAY-LUSSAC. HIPTESIS DEAVOGADRO.

1.- CONCEPTOS ELEMENTALES Elemento qumico: Un elemento qumico es una sustancia que no puede

descomponerse en otras mas sencillas, utilizando los medios qumicos habituales.Se representa mediante smbolos.

Compuesto qumico: Un compuesto qumico es una sustancia formada por dos omas elementos en proporciones invariables que pueden descomponerse en ellos

por procedimientos qumicos. Sus propiedades son diferentes a las de loselementos que lo constituyen, llevando asociada a su formacin una absorcin odesprendimiento de energa. Se representan mediante formulas.

Mezcla: Las mezclas se forman a partir de dos o mas compuestos en proporcin

variable, conservando stos sus propiedades especficas y pudindose separar porprocedimientos fsicos. Pueden ser homogneas o heterogneas. Mezcla heterognea: Una mezcla es heterognea cuando la distribucin de los

compuestos que la constituyen no es uniforme, pudindose identificar suscomponentes. Qumicamente hablando, a cada uno de stos se le denominafase. Un ejemplo de mezcla heterognea es el granito, en el que podemosidentificar tres componentes o fases desigualmente repartidos en la roca: cuarzo,feldespato y mica.

Mezcla homognea: Una mezcla es homognea cuando los compuestos que laforman se han mezclado uniformemente, teniendo la misma composicin en todossus puntos. Son mezclas homogneas las disoluciones en las que el compuesto

que est en mayor proporcin se denomina disolvente y el que est en menorproporcin soluto.

2.- LA TRANSFORMACIN QUMICA

Transformaciones qumicas: Son procesos mediante los que desaparecen unassustancias o reactivos para aparecer otras nuevas o productos.

Ecuaciones qumicas: Una ecuacin qumica es la representacin escrita de lasreacciones o transformaciones qumicas. Una ecuacin qumica consta de 2miembros: en el primero se encuentran los reactivos y en el segundo los productos,

entre ellos se coloca el signo para indicar el sentido en el que se produce lareaccinAlgunos ejemplos de reacciones qumicas son los siguientes:

H2 + O2 H2OCl2 + H2 2 HClHCl + Na OH NaCl + H2O

Las reacciones qumicas se pueden clasificar de la siguiente manera:

Segn su energa: Exotrmicas: Son las reacciones que se producenespontneamente con liberacin de energa en forma de calor.

Por ejemplo:

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H2 + O2 H2O H = -2418 KJEndotrmicas: Una reaccin es endotrmica cuando esnecesario suministrar energa a los reactivos para obtener los

productos. Por ejemplo: N2 + O2 2 NO H = 18058 KJ

Segn su equilibrio: Reversibles: O equilibrios qumicos. Son aquellas que a partir delos productos se pueden obtener de nuevo los reactivos, porlo que se dan en ambos sentidos:

NaCl + H2SO4 NaHSO4 + HCl Irreversibles: Se producen en un solo sentido

H4SiO4 2 H2O + SiO2

Hay diversos tipos de reacciones qumicas, las ms importantes son:

Sntesis: Es la combinacin de dos o ms sustancias para obtener un nico

compuesto. Estas sustancias pueden ser dos elementos, un elemento y uncompuesto o dos compuestos:

C + O2 CO2SO2 + O2 SO3HCl + NH3 NH4Cl

Descomposicin: Es la formacin de dos o mas sustancias a partir de un solocompuesto. Se pueden considerar opuestas a las anteriores. La descomposicin

puede lograrse mediante el aporte de algn tipo de energa, como la trmica, laelctrica...:

Ejemplos:H2S S + H2H2O H2 + O2

Desplazamiento o sustitucin: Es la reaccin que se produce entre un compuesto yun elemento, unindose ste al compuesto y liberndose un elemento que formaba

parte de l, siendo, por tanto, desplazado:

HCl + K KCl + H2ZnSO4 + Fe FeSO4 + Zn

Doble desplazamiento o mettesis: Es la reaccin que se produce entre dos

compuestos con un doble intercambio o sustitucin entre ambos: AgNO3 +HCl HNO3 + AgClCaCl2 + 2 NaHCO3 2 NaCl + Ca (HCO3)2

Reagrupamiento interno o cambio isomrico: Es la transformacin de uncompuesto en otro, mantenindose la cantidad inicial de cada uno de los elementos.(Ejemplo de las piezas del lego). Por ejemplo:

CH3-CH2-CHO CH3-CO-CH3(C3 H6 O) (C3 H6 O)

3.- LEYES PONDERALES DE LAS REACCIONES QUMICAS

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3.1.- Ley de conservacin de la materia o ley de LAVOISIER

Lavoisier fue el primero en sistematizar el estudio de las reacciones qumicas yenunci en 1875 la ley de conservacin de la materia:

En toda reaccin qumica la masa total de los reactivos es igual a la masa total

de los productos obtenidosEsta ley es cierta pero incompleta ya que materia y energa son conceptosinterrelacionados, y la materia puede transformarse en energa segn la ecuacin deEinstein:

Por tanto, la que se ha de considerar como cierta es la de Einstein: En todosistema, la suma de materia y energa permanece constante.

3.2.- Ley de las proporciones definidas o ley de PROUST.

Proust enunci en 1801 la ley que lleva su nombre:Cada vez que dos elementos se unen para formar un compuesto determinado, lo

hacen siempre en la misma proporcin de peso

Por tanto, si ponemos dos cantidades no estequiomtricas de elementos para quereaccionen, uno de ellos reaccionara totalmente pero sobrara una cantidad del otroelemento. A esa cantidad sobrante se le denomina exceso de reactivo.

Por ejemplo: Supongamos que tenemos un compuesto AB y que para suobtencin hemos necesitado a gramos de A y b gramos de B, siendo la relacinentre sus masas a/b.

Si pusiramos del elemento A, 2a gramos y del B, b gramos quedaran a gramosdel elemento A sin reaccionar y ese seria el exceso de reactivo.

3.3.- Ley de las proporciones mltiples o ley de DALTON.

Dalton elabor la primera teora atmica y realiz numerosos trabajos fruto delos cuales es esta ley que formul en 1803:

Si dos elementos qumicos se combinan para formar distintos compuestos y lacantidad de uno de ellos permanece fija, las cantidades del otro que se combinan con lestn en una relacin numrica sencilla:

Por ejemplo: H2 + O2 H2O

H2 + O2 H2O2

De la primera reaccin tenemos la relacin:

3

E = m c


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Masa de O2 16 8 =

Masa de H2 2 1

De la segunda reaccin tenemos la relacin:

Masa de O2 32 16 =

Masa de H2 2 1

Por lo tanto, la masa de O2 que se combina con una cantidad fija de H, paraformar agua o agua oxigenada est en una relacin numrica sencilla de 16/8 o lo que eslo mismo de 2/1.

3.4.- Ley de las proporciones recprocas o ley de RICHTER.

En 1792, antes de que Proust y Dalton enunciaran sus leyes, Richter enunci estaley:

Si pesos de distintos elementos se combinan con un mismo peso de un elementodeterminado, cuando esos elementos se combinen entre s, sus pesos relativos sernmltiplos o submltiplos de aquellos pesos

As, por ejemplo, en el oxido de hierro (II) (FeO) y en el monxido de azufre(SO), la cantidad de oxgeno que se combina con los otros elementos es la misma,obtenindose las siguientes relaciones:

Fe 56 S 32

= ; = O 16 O 16

Luego cuando el hierro y el azufre se combinen para formar sulfuro de hierro (II)(FeS) o sulfuro de hierro (III) (Fe2S3), sus pesos relativos sern mltiplos de los de sucombinacin con el oxgeno, es decir:

FeS: Fe 56 Fe2S3: Fe 56 . 2 = ; =

S 32 S 32 . 3

4.- LEY DE LOS VOLMENES DE COMBINACIN O LEY DE GAY-LUSSAC.

En 1808 enunci esta ley que lleva su nombre:

Cuando dos o mas sustancias gaseosas reaccionan entre s para dar otrasustancia, gaseosa o no, los volmenes que ocupan estos gases, medidos en las mismascondiciones, guardan una relacin sencilla de nmeros enteros

5.- TEORA ATMICA DE DALTON

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Dalton formul la primera teora atmica en 1803 y se puede resumir en lossiguientes puntos:

Los elementos estn formados por partculas independientes e indestructibles:tomos

Todos los tomos de un elemento determinado son iguales en masa y

propiedades, y diferentes a los de cualquier otro elemento. Los compuestos estn formados a partir de tomos de distintos elementos,

entre los que se establece una relacin numrica sencilla. La relacin que se establece entre los tomos que forman un compuesto,

hacen que ste presente unas propiedades caractersticas y que su masa seasiempre la misma.

Basndonos en esta teora podemos explicar las leyes ponderales, ya que el pesode un tomo de un compuesto estar determinado por el n y peso de los tomoselementales que lo forman.6.- HIPTESIS DE AVOGADRO

Se puede resumir del siguiente modo:En las mismas condiciones de presin y temperatura, volmenes iguales de

gases tienen igual n de molculas.Las molculas son, pues, las partculas mas pequeas e independientes que

pueden existir en estado libre de los gases. Cuando stos reaccionan, se rompen lasmolculas en sus tomos combinndose con los de otro elemento. Esto permite explicarque se obtengan volmenes distintos de los que entraban en reaccin.

7.- CONCEPTOS ELEMENTALES (II)

Masa atmica: La masa atmica de un elemento es un nmero que indica cmo serelaciona la masa de un tomo de ese elemento con la masa patrn de un tomode referencia. La unidad de masa atmica (u.m.a.) se define exactamente comola doceava parte de la masa del tomo carbono doce (12C). Su tamao,extremadamente pequeo, es cmodo para la descripcin del peso de los tomos.

Masa molecular: Es la masa de una molcula. Se calcula sumando las masas de lostomos que componen la molcula.

Atomo-gramo: Hoy llamado mol de tomos de un elemento es la cantidad degramos de ese elemento, numricamente igual a su masa atmico.

Molcula-gramo: Hoy llamado mol de molculas de un compuesto es la cantidad degramos de ese compuesto, numricamente igual a su masa molecular

Nmero de Avogadro: Representa la cantidad de unidades que hay en un mol desustancia, es decir:

1 mol de tomos son 6023 1023 tomos

1 mol de molculas son 6023 1023 molculas

Mol: Un mol son 6023 1023 unidades qumicas fundamentales. En cualquiersituacin, el mol representa siempre este n fijo, al igual que una docena siempre esdoce.

8.- FRMULAS EMPRICAS Y FRMULAS MOLECULARES

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Al igual que los elementos se representan por smbolos, las molculas de loscompuestos se representan por frmulas qumicas.

La frmula qumica consiste en escribir los smbolos de los elementos queconstituyen un compuesto, poniendo a cada uno un subndice que indica el nmero detomos de ese elemento que forman parte de una molcula de dicho compuesto.

Hay tres tipos de frmulas qumicas: Frmula emprica: Es la representacin ms sencilla de un compuesto cuya frmula

verdadera o molecular es mltiplo de ella

Frmula emprica del benceno: C H

Frmula molecular: Expresa el n real de cada elemento en la molcula ycorresponde a la representacin de la masa molecular

Frmula molecular del benceno: C6 H6

Frmula estructural o desarrollada: En ella se muestra la disposicin espacial delos tomos en la molcula

CHFrmula estructural del benceno: HC CH

HC CH

CH

9.- DISOLUCIONES

9.1.- Concepto de disolucin

Una disolucin es una mezcla homognea de composicin variable. Todadisolucin consta de 2 componentes: soluto y disolvente.

9.2.- Clasificacin de las disoluciones segn su concentracin

Llamamos concentracin de una disolucin a la cantidad de soluto que hay enuna cantidad dada de disolvente.

Segn la concentracin, las disoluciones pueden ser: Diluidas: Cuando la cantidad de soluto es pequea. Concentradas: Cuando la cantidad de soluto es grande.

Estas expresiones son imprecisas ya que no nos informan de la cantidad exacta desoluto.

Las concentraciones relativas de las disoluciones se expresan frecuentementecon los trminos de:

Saturada: Cuando la disolucin alcanza un punto en el que ya no es posible disolverms soluto.

No saturada o insaturada: Cuando contiene menos concentracin de soluto que ladisolucin saturada.

Sobresaturada: Cuando la cantidad de soluto es superior a la que corresponde a laconcentracin de saturacin.

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La imprecisin de estos trminos queda resuelta expresando la concentracin dela disolucin de las siguientes formas:

9.3.- Formas de expresar las concentraciones de las disoluciones

Tanto por ciento: Nos indica la cantidad de gramos de cada componente que hay en100 gramos de disolucin. No tiene unidades, sale como resultado un nmero.

Densidad: Es el cociente entre la masa de la disolucin (medida en g o kg.) y elvolumen de esta ( medido en m, l o cm ) . Se puede medir, pues, en Kg/m, g/l,g/cm o en Kg/l.

Molaridad: Es el cociente entre los moles de soluto y el volumen de disolucinmedido en litros. Se mide en moles / l M (molar)

Normalidad: Es el cociente entre el n de equivalentes y el volumen de disolucinmedido en litros. Se mide en eq-gr / l N (normal)

De un cido: corresponde con el n de hidrgenos que tiene

(H). De una base: corresponde con el n de grupos hidrxido que

tiene la base (OH).

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Masa de soluto% = 100

Masa de disolucin.

Masa de disolucin.d =

Volumen de disolucin.

Moles solutoM = Volumen disolucin.

g. de soluton moles =

MM

n Eq-gr de solutoN =

Volumen de disolucin.

g. de soluton Eq-gr =

PE

MMPE =

Valencia compuestoValencia


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De una sal: es el producto de la valencia del metal por elsubndice del metal

Existe una frmula que nos relaciona la Molaridad con la Normalidad, y que es

de gran utilidad en la resolucin de diversos problemas de disoluciones:

Molalidad: Es el cociente entre el n de moles de soluto y la masa de disolventemedida en Kg. Se mide en moles / Kg m (molal).

Fraccin molar: Puede ser del soluto o del disolvente. La fraccin molar del solutoes el cociente entre el n de moles de soluto y el n total de moles y la fraccin molardel disolvente sera el cociente entre el n de moles de disolvente y el n total demoles (moles de soluto + moles de disolvente. No tiene unidades.

10.- LEYES QUE RIGEN EL COMPORTAMIENTO DE LOS GASES

Un gas se encuentra en condiciones normales (c.n.) si se encuentra a unatemperatura de 0 C = 273 K y a una presin de 760 mmHg. = 1 atm.

La temperatura se suele expresar en K y la presin en atmsferas

El volumen de un gas coincide con el volumen del recipiente que lo contiene, yaque lo llena completamente.

Las leyes mas relevantes que rigen el comportamiento de los gases son lassiguientes:

10.1.- Ley de Boyle

El volumen que ocupa un gas ideal cuando la T y el n de moles se mantienenconstantes, es inversamente proporcional a la presin que se ejerce sobre ese gas

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N = M Valencia

n moles de solutom =

Kg de disolvente.

n de moles (de soluto o dte.)

X = n total de moles (soluto + dte.)

K = C + 273

Pi Vi = Pf Vf


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Donde Vi y Pi son las condiciones iniciales y Pf y Vf las condiciones finales.

10.2.- Ley de Charles

A presin cte., el volumen de una cantidad determinada de gas es directamente

proporcional a la T absoluta.

10.3.- Ley de Gay-Lussac

A volumen cte., la presin de un gas es directamente proporcional a la Tabsoluta

10.4.- Ecuacin de estado de los gases ideales

Se obtiene a partir de la combinacin de las de Charles y Boyle:

En c.n. ( P = 1 atm. T = 273 K ) y para 1 mol de gas, la cte. vale 0,082 atm.l /K.mol y se representa por R.

P . V 1 atm 224 litrosR = = = 0082 l atm / mol K

N . T 1 mol 273 K

Para n moles de gas tendremos:

Donde: P =presin (medida en atm)V = volumen (medido en litros)n = n de molesT = temperatura (medida en K)

10.5.- Mezcla de gases. Presiones parciales: Ley de Dalton

La presin total de la mezcla es la suma de las presiones parciales que cadauno de los gases ejercera si los otros no estuvieran presentes

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V= cte.

T

Vi Vf =

Ti Tf

P = cte.

T

Pi Pf =

Ti Tf

Pi Vi Pf Vf =

Ti Tf

P V = cte.

T

P V = n R T


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La presin parcial de cualquier componente en una mezcla se halla multiplicandola presin total por la fraccin molar de ese componente:

Donde XA es la fraccin molar del componente A, y que, como ya hemos visto,se calculara dividiendo el n de moles del componente A entre el n total de moles.

10.6.- Volumen molar

En condiciones normales (273 K y 1 atm de presin), 1 mol de cualquier gasocupa aproximadamente 224 litros.

Este valor, 224 litros por mol, se denomina volumen molar de un gas ideal enc.n.

1 mol de O2 = 32 g de O2 = 224 l de O2 = 6023 1023 molculas de O2

11.- CLCULOS ESTEQUIOMTRICOS

La estequiometra es la parte de la qumica que se ocupa de las relacionescuantitativas entre las sustancias que intervienen en las reacciones qumicas.

Una vez establecida la ecuacin qumica de un proceso, se puede seguir unmodelo simple para la solucin de todos los problemas estequiomtricos, que consistenen 3 pasos:

1. Convertir la cantidad de sustancias dadas a moles2. Convertir los moles de las sustancias dadas a moles de las sustancias que sedesean.

3. Convertir los moles de las sustancias deseadas a las unidades de cantidadrequeridas.

Por ejemplo:

En la reaccin: N2 + 3 H2 2 NH31 mol 3 moles 2 moles28 g 6 g 34 g

1 litro 3 litros 2 litros

EJERCICIOS DE FORMULACIN

Formula:

Oxido ferroso Dixido de manganesoPentaxido de divanadio Oxido de plomo (IV)Oxido de dipotasio Oxido de calcioOxido de estao (II) Oxido de cadmioMonxido de manganeso Anhdrido crmicoDixido de cloro Oxido de bismuto (V)Anhdrido perclrico Trixido de dicromo

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PA = XA . P total

PT

= PA

+ PB

+ PC


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Perxido de magnesio Perxido de mercurio (II)Oxido de azufre (VI) Anhdrido percloricoHidruro de cesio Hidruro de cincHidruro de magnesio Hidruro de titanio (IV)Hidruro de cobalto (II) Hidruro de cromo (III)Acido fluorhdrico Acido yodhdrico

Agua Acido sulfhdricoBorano FosfinaAmoniaco EstibinaTrihidruro de fsforo Trihidruro de arsnicoIon cloruro Ion nquel (III)Ion sulfuro Ion amonioIon yoduro Ion cadmioIon seleniuro Ion aluminioFosfuro de cinc Carburo frricoArseniuro de cobre (II) Nitruro de cincSeleniuro de bario Telururo de cadmio

Sulfuro de nquel (II) Sulfuro de sodioFosfuro de aluminio Nitruro de plataArseniuro de manganeso (II) Cloruro de cobre (I)Yoduro de bario Fluoruro de plataCloruro de cobalto (III) Bromuro de platino (IV)Yoduro frrico Bromuro de berilioCloruro sdico Fluoruro clcicoSulfuro de nitrgeno (III) Nitruro de fsforo (III)Fosfuro de boro Seleniuro de arsnico (III)Hidrxido de estroncio Hidrxido de cesioHidrxido de nquel (II) Hidrxido cobltico

Hidrxido de aluminio Hidrxido ferrosoHidrxido estannoso Hidrxido de barioHidrxido de platino (IV) Dihidrxido de vanadioAcido hipocloroso Acido clorosoOxoclorato (I) de hidrgeno Acido ortofosforosoAcido brmico Acido trioxosulfrico (IV)Acido perydico Acido sulfurosoAcido tiosulfrico Acido sulfricoAcido ntrico Acido hipofosforosoAcido metafosforoso Acido ortoarsnicoAcido carbnico Acido nitroso

Acido permangnico Acido mangnicoAcido crmico Acido dicrmicoIon hipoclorito Ion yoditoIon bromato Ion carbonatoIon sulfito Ion sulfatoIon nitrito Ion nitratoIon manganato Ion permanganatoIon cromato Ion dicromatoIon fosfato Ion percloratoIon bisulfuro Ion bisulfitoIon sulfato Ion metafosfatoHipoclorito de potasio Nitrato de cobalto (II)

Nitrato crmico Nitrito de plomo (IV)Fosfato niqueloso Carbonato de platino (IV)Cromato brico Dicromato potsico

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Permanganato potsico Clorito de plataBromato urico Peryodato de aluminioSulfato frrico Pirofosfto cpricoMetaarseniato mercurioso Sulfito de cincCarbonato de cesio Tiosulfato de berilio

Nitrato de plata Pirofosfito de litio

Bromito de magnesio Manganato de rubidioBisulfato plumboso Bicarbonato de sodioDihidrgenofosfato de calcio Hidrgenofosfato de aluminioDicromato sdico Bisulfuro clcico.xido ferroso frrico Sulfato aluminico potsico

Nombra:

Hg2O PbO

MgO PbO2Cr2O3 Hg2ONi2O3 MnO2K2O2 CaO2Cl2O5 CO2

N2O N2O5I2O5 Br2OCrO3 Mn2O7B2O3 Sb2O5SO2 SiO2CaH2 SnH4

CuH2 AlH3HF BH3HCl CH4HBr SiH4HI NH3H2O PH3H2S AsH3H2Se SbH3

H2Te BiH3Cl- F-

Br- I-

S2- Se2-

Te2- N3-

As3- P3-

B3- C4-

CoI3 PbBr2CuBr AgIAl2Se3 NiSMnS MnS2

PbSe Cu2TeAlN Mg3P2Ca3As2 Na2S

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BrCl IClIBr3 PCl5

NCl3 PBr3Si3N4 SiCAu2S3 BP

NaOH Pb(OH)4

Cr(OH)3 Mg(OH)2LiOH Mn(OH)2HgOH Sn(OH)2Pt(OH)4 Cd(OH)2HClO HBrO2HIO3 HClO4H2SO3 H2S2O3CO32- PO43-

SO32- SO42-

NO2- NO3-

MnO4- MnO42-

CrO42-

Cr2O72-

OH- PO3-

As2O54 - H -

H+ Ag+

Cu+ Cu2+

NH4+ H3O+

KClO Co(NO3)2Cr(NO3)3 Pb(NO2)4

Ni3(PO4)2 Pt(CO3)2CaCO3 BaCrO4K2Cr2O7 KMnO4

AgClO Au(IO3)3Al(BrO3)3 Sn(MnO4)4Fe2(SO4)3 Cu2P2O7CuPO3 ZnSO3K2S2O3 Pb3(AsO4)4

NaHCO3 Ca(HSO4)2KH2PO4 Ca(HS)2

Fe(HSO3)3

Al2(HPO4)3

Formula:

2,2-dimetilhexano dietilcetona2,2,3,3-tetrametilpentano 1,4-heptadien-3-ona4-etil-3,3-dimetildecano 3,5-dihidroxi-2-pentanona6-metil-3-propil-1,3,5-heptatrieno cido metanico(frmico)2,3-dimetil-1,3-butadieno cido etanoico(actico)

2-hexeno cido 2-butenoico4-etil-6-metil-2-hepteno cido etanodioico1,3,5-hexatriino cido2-metil-3-pentenoico3-hepten-1,6-diino acetato de sodio

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propino metanoato de plata3-penten-1-ino etanoato de etilo3-metil-4-propil-1,5-heptadieno propanoato de metilo1-metil-ciclobuteno 3-butenoato de etilociclohexeno cido 2-hidroxipropanoico2-metil-1,3-ciclopentadieno metilamina

propano trimetilaminciclohexano etilpropilamina1,3,5-ciclooctatrieno 2-amino-3-metil-pentano1-etil-2-metilbenceno 2-aminoetanol

p-dipropilbenceno acetamidametilbenceno(tolueno) propanamidam-dietilbenceno etanodiamidao-dimetilbenceno 3-pentenamidacloroetano cido cianhdrico2,3-dibromobutano etanonitrilo2-cloropropano cianuro de butilo

etano 3-pentennitrilo4-yodo-1-penteno 2-metilpropanonitrilotriclorometano(cloroformo) metanonitrilom-diclorobenceno propanonitrilo1,2,4-triclorobenceno cianuro de etilocido 2-hidroxi-propanoico 3-etil-1,2-bencenodiol1,2-butanodiol cido3-metil-2-propil-4-hidroxibutanoico3-buten-1-ol 3,5-hexadien-1-ol

propanotriol(glicerina) 2-metil-2,3-hexanodiol4-hexen-1-in-3-ol fenol

p-difenol metanol

etanol dimetileter metoxietano etoxipropanoetilpropileter etanal

propanal 2,3-dihidroxipropanal2-pentanona 4-penten-2-onametilpropilcetona

Nombra:

CH3-CH2-CH2-CH2Cl CH2Br-CH2Br

CH2=CH-CH2-CH2-CH-CH3

CH3

CH3 CH3 CH3 CH3 CH3

CH3-C-CH2-CH2-CH-CHC-CH3 C=C=C=C=C

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CH2CH3 CH3 CH3 CH3 CH3

CH2=CH-CH2-CH3 CH3-CC-CH2-CH3

CH3-CH=C=CH -CH3 CH3-CH2-CH2-CH=CH-CH3

CH3 CH3 CH3-C-CH2-CH3 CH3-CH-CH2-C -CH2-CH3

CH3 CH3 CH3

CH3-CH2Cl CH3-CHBr-CHBr-CH3

CH3-CHOH-CHOH-CH3 CH3-CH2OH

CH3-O-CH2-CH3 C6H5-O-CH3

HCHO CH3-CH2-CHO

CHO-CH2-CHO CH2-CO-CH2-CH3

CH3-CO-CH2-CH3 CH3-CH2-CO-CO-CH3

CH3-CH2-COOH HCOOH

HOOC-COOH CH3-COOCH2-CH3

HCOOCH3 C6H5COOCH3

CH3-CH2-NH2 NH2-CH2-NH2

CH3 NH CH2-CH3 CH3N-CH2-CH3 CH2OH-CHOH-CH2OH CH2-CH2-CH3

C6H5-NH2 C6H5-NH-C6H5HCN CH3-CH2-CN

CH3-CONH2 H2NOC-CONH2

CH3-CH-COOH CH3-CH2-CH-CHO

CH3 CH3

CH3-CH=C-CH2-CH3 CHC-CH=CH-CH-CH3

CH3 CH3

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CH3 CH3-CO-CH2-CO-CH3

COOH

CH3

Cl

Cl OH

PROBLEMAS TEMA 1

1.- Se hacen reaccionar 8 gr de carbono y 10 gr de oxgeno para formar dixido decarbono. Qu cantidad de dixido de carbono se obtendr? Habr exceso de algn

reactivo? Si es as decir cual y en qu cantidad.2.-Cuntos gramos de cada uno de los elementos constitutivos se contienen en 1 mol

de los siguientes compuestos? Cuntos tomos de cada elemento hay en la mismacantidad de compuesto?a) CH4 ; b) Fe2O3 ; c) Ca3P2Masas atmicas: C = 12 ; Fe = 558 ; Ca = 40 ; P = 309 ; O =16

3.-Cuntos moles de tomos de oxgeno hay en cada una de las siguientes sustancias?a) 115 gr de O2

b) 462 1024 tomos de O2

c) 92 1022 molculas de SO3d) 42 10-2 moles de peso molecular de Na2Oe) 393 10-3 moles de molculas de P4O10

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4.- Cunto pesa 1 tomo de hidrgeno? Y 1 tomo de Osmio? Y 1 tomo de plomo?Pesos atmicos: H =1; Os = 1902 ; Pb = 2072

5.- Cuntos tomo-gramo o moles de tomos de elemento contienen...?a) 327 gr de Zn

b) 709 gr de Clc) 954 gr de Cud) 431 gr de Fee) 0378 gr de SMasas atmicas: Zn=653 ; Cl=354 ; Cu=635 ; Fe=558 ; S=32

6.- Suponga que 026 moles de tomos de hierro reaccionan con 040 moles de tomosde oxgeno para formar el producto Fe2O3. Qu elemento queda en exceso y en qucantidad?

7.- Cuntos moles estn contenidos en 3143 gr de Al2O3?

Cuntos tomo-gramo o moles de tomo estn contenidos en 1525 gr de Fe?Cuntas molculas estn contenidas en 3143 gr de Al2O3?Pesos atmicos: Al = 27 ; O = 16 ; Fe = 558

8.- La progesterona es un componente comn de la pldora anticonceptiva. Si sufrmula es C21H30O2 , cul es su composicin porcentual?

9.- Halle la frmula de un compuesto cuya composicin centesimal es: N 107% ; O 368% y Ba 525%.

Pesos atmicos: N = 140 ; O = 16 ; Ba = 137

10.- Un compuesto contiene 7487% de carbono y 2513% de hidrgeno. La sustancia

es un compuesto gaseoso cuyo peso molecular es aproximadamente 16. Halle lafrmula del compuesto.

11.- 15 gr de una muestra de un compuesto que contiene solo C, H y O se quemcompletamente. Los nicos productos de la combustin fueron 1738 gr de CO2 y0711 gr de H2O. Cul es la frmula emprica del compuesto?

12.- El anlisis elemental del cido acetilsaliclico, aspirina, es 60% de C, 448% de H y355% de O. Si su peso molecular es 1802, cul es su frmula molecular?

13.- Calcule la molaridad de una disolucin que contenga:

a) 065 moles de glucosa ( C6H12O3 ) en 250 gr de aguab) 45 gr de glucosa en 1000 gr de aguac) 18 gr de glucosa en 200 gr de agua

14.- Una solucin 6N de H3PO4, qu molaridad tendr?

15.- Una disolucin acuosa marcada con el 35% de HClO4 tiene una densidad de 1251gr/cm3. Cules son la molaridad y la molalidad de dicha disolucin? Pesosatmicos: H = 1 ; Cl = 354 ; O = 16

16.- Cul ser la normalidad de una disolucin de cido clorhdrico al 3723% cuya

densidad es 119 gr/cm3

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17.- Calcule el volumen aproximado de agua que debe aadirse a 250 ml de unadisolucin 125N para hacerla 05N. (Desprciense loscambios de volumen)

18.- Calcule el peso molecular del xido de nitrgeno (I) sabiendo que a 80C y unapresin de 1000 mmHg la densidad es 2 gr/l.Pesos atmicos: N = 14

19.- Una masa de gas a 50C y 785 mmHg de presin ocupa 350 ml. Qu volumenocupar el gas en condiciones normales?

20.- A T cte, 640 gr de SO2 ocupan un volumen de 90 litros, bajo una presin de 3 atm.Cunto vale la T? Pesos atmicos: S = 32

21.- Se recogen sobre agua exactamente 500 ml de nitrgeno a 25C y 755 mmHg depresin. El gas est saturado con vapor de agua. Calcule el volumen de N2 seco encondiciones normales.

Presin de vapor del agua a 25C = 238 mmHg

22.- Cul es el volumen molar del N2 (gas) a 255C y 1 atm de presin?23.- Cuntos gramos de Zn se necesitarn disolver en cido sulfrico para obtener 2

litros de hidrgeno medidos a 700 mmHg y 27C? Zn = 653

24.- Calcule la cantidad necesaria de agua para obtener por electrlisis 10 litros deoxgeno y 20 litros de hidrgeno.Masas atmicas: H=1;O= 16

25.- Se tiene un volumen de hidrgeno de 50 litros medidos a 27C y 700 mmHg.Encuentre el n de molculas presentes en dicho volumen.

26.- El vapor de agua oxida el hierro formando Fe3O4 e hidrgeno. Calcule la cantidadnecesaria de hierro para obtener 100 litros de hidrgeno medidos en c.n. Masasatmicas: Fe = 558

27.- La accin del cido sulfrico sobre el perxido de bario, produce perxido dehidrgeno. Calcule la cantidad de este producto que se obtendr a partir de 250 grde perxido de bario y de cido en exceso.Masas atmicas: Ba = 1373 ; O = 16

28.- Calcule la cantidad de hidrgeno que precisar para obtener 2000 litros de

amoniaco medidos a 750 mmHg y 25C.29.- El amoniaco puede reaccionar con el oxgeno para dar nitrgeno y agua (ambos en

estado gaseoso). Se tiene inicialmente una mezcla gaseosa compuesta por 2 litrosde amoniaco y 5 litros de oxgeno.a) Escriba y ajuste la reaccin

b) Calcule la composicin del gas despus de la reaccin.

30.- Qu volumen de oxgeno, en c.n., se necesita para quemar completamente 400 grde azufre? Masas atmicas: S = 32 ; O = 16

31.- Calcule la cantidad de caliza del 87% de pureza en carbonato clcico para que alcalentarla produzca 2m3 de dixido de carbono.Masas atmicas: Ca = 40 ; C = 12 ; O = 16

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32.- Qu volumen de oxgeno medido en c.n. podr obtenerse calentando 100 grde clorato de potasio del 70% de pureza?Masas atmicas: K = 391 ; Cl = 354 ; O = 16

AUTOEVALUACIN TEMA 1

1.- Formule o nombre los siguientes compuestos:

a) Hipoclorito de sodio,b) Hidrxido de barioc) Metanoato de etilod) H2Se) Cl2O5f) (CH3-CH2)3 N

2.- En 200 gr de dicromato potsico...a) Cuntos moles de dicromato de potasio hay?

b) Cuntos moles de tomos hay de cada elemento?c) Cuntos tomos de oxgeno hay?

Masas atmicas: K = 391 ; Cr = 519 ; O = 16

3.- Se tienen 3 recipientes que contienen 301 1023 molculas de C4H10 el primero, 6021023 molculas de CO el segundo y 1 mol de N2 el tercero. Ordnelos en ordencreciente de su masa.Masas atmicas: H = 1 ; C = 12 ; N = 14 ; O = 16

4.- Se dispone de una disolucin acuosa de H2SO4 del 98% de riqueza en peso ydensidad 184 gr/ml.a) Qu volumen de esta disolucin se necesita para preparar 05 litros de otra

disolucin de H2SO4 03 M?

b) Describa el procedimiento a seguir y el material de laboratorio a utilizar parapreparar la disolucin.

Masas atmicas: H = 1 ; S = 32 ; O = 16

5.- Cuando 10 gr de un CaCO3 impuro se calienta a 900C se descompone en dixido decarbono gaseoso y xido de calcio slido. El CO2 desprendido ocupa a la T de 27Cy a la presin de 740 mmHg un volumen de 202 litros. Calcule la pureza delcarbonato clcico.Masas atmicas: C = 12 ; O = 16 ; Ca = 40

6.- Un compuesto est formado por carbono, hidrgeno y oxgeno. Por combustin

completa de 3900 gr del mismo se produce 3798 litros de CO 2 medidos en c.n. y 4578 gr de agua. 3 litros de gas del compuesto en c.n. pesan 6161 gr.a) Establezca la frmula molecular del compuesto

b) Escriba todas las frmulas estructurales correspondientes a la frmulaanterior.

Masas atmicas: C = 12 ; O = 16 ; H = 1

TEMA 2: ESTRUCTURA EXTRANUCLEAR DEL TOMO. EVOLUCIN

HISTRICA

1.- PARTCULAS FUNDAMENTALES

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ELECTRN: Es la 1 partcula que se descubri. Fue descubierto por Thompson.Se representa mediante el smbolo e- . Tiene carga negativa,cuyo valor numrico es de 1602.10-19 Culombios. Su masaes de 000055 u.m.a o de 91090.10-28 g. siendo sta enreposo.

PROTN: Es una partcula constitutiva del ncleo atmico, cuya carga es igual a la

del electrn pero de signo positivo. Su masa es bastantesuperior, cercana a la u.m.a (100728 u.m.a) o 1,6724.10-24 g.Se representa mediante el smbolo p H+. El n total de

protones que hay en el ncleo se llama n atmico, y serepresenta por letra Z. En el tomo elctricamente neutro, eln de protones del ncleo es igual al n de electrones de lacorteza.

NEUTRN: Fue descubierto en 1932 por Chadwick. Fue difcil encontrarlo ya queno tiene carga elctrica. Se representa con el smbolo n. Su masa es ligeramentesuperior a la del protn: 100866 u.m.a. o 1,675.10-24g.

2.- MODELOS ATMICOS

2.1.- Modelo atmico de THOMPSON

J.J.Thompson descubri el electrn. Lleg a esta conclusin utilizando un tubode rayos catdicos y aplicando una diferencia de potencial a los electrodos de ste. Si eltubo tena una presin baja se producan una serie de descargas de distintas coloraciones,segn fuera el gas que haba en su interior. Al ir disminuyendo la presin del gas se

produca una fluorescencia en la parte opuesta al ctodo. Si adems se colocaba unobstculo, se originaba una sombra dentro de la fluorescencia, que indicaba la presencia

de unos rayos (rayos catdicos) que partan del ctodo hacia el nodo. Estos rayosestaban cargados negativamente.Con estos datos, Thompson lleg a la conclusin de que esos rayos deban estar

constituidos por algo universal: el electrn, y elabor un nuevo modelo atmico, el cualdeca que era una esfera maciza, positiva y con electrones en su interior, lo que haca queel conjunto tuviera carga neutra.

2.2.- Modelo atmico de RUTHERFORD

Rutherford hizo un experimento que consisti en bombardear con partculas una lmina metlica muy delgada.Dispuso una pantalla fluorescente para poder observar los impactos de las

partculas cuando salan de la lmina metlica. El resultado fue que una gran parte de las

partculas atravesaban la lmina sin prcticamente ninguna desviacin, otras sedesviaban ngulos no demasiado grandes, mientras que haba algunas que rebotabanhacia atrs.

Estos resultados eran inexplicables segn el modelo de Thompson, porque si el

tomo era macizo, cuando una partcula con una masa y velocidad importanteschocara con l, se desplazara y saldra desviada. Pero, cmo se podra explicar que la

mayora pasara sin ninguna desviacin y algunas rebotaran hacia atrs?La respuesta a dicha pregunta hizo que Rutherford elaborase un nuevo modelo,en el que prcticamente toda la masa estaba concentrada en un ncleo y los electronesgiraban a su alrededor como en un sistema planetario (por tanto con grandes espacios

20


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vacos). Esto permita explicar el comportamiento de las partculas , ya que las que nose desviaban era porque pasaban alejadas del ncleo a travs de los espacios vacos, lasque sufran una pequea desviacin era porque pasaban cerca de algn ncleo y, al estarcargados ambos positivamente, se repelan, mientras que las que rebotaban era debido aque chocaban con ncleos.

En este modelo atmico planetario la fuerza de atraccin entre el ncleo y los

electrones deba seguir la ley de Coulomb

Los electrones se encuentran girando en rbitas concntricas y fijas y para que nocaigan sobre el ncleo como resultado de la atraccin electrosttica, se supuso quedeban girar con un movimiento rpido.

2.3.- Conceptos elementales

Nmero atmico: Es el n de protones que hay en un tomo. Se representa con laletra Z.

Nmero msico: Es la suma del n de protones y neutrones (nucleones) de untomo. Se representa con la letra A.

Istopos: Son tomos de un mismo elemento que tienen igual n atmico pero

diferente n msico, es decir, los istopos se diferencian entre s en el n deneutrones. As, por ejemplo:

10 11

Istopos del Boro: 5B 5 B

3,. ESPECTROS ATMICOS

Un espectro atmico es el conjunto de radiaciones que emiten los cuerpos.Pueden ser:

De emisin: Se obtienen al pasar la luz de cualquier cuerpo slidoincandescente a travs de un prisma ptico. De absorcin: Se forman cuando una radiacin luminosa compuesta pasa a

travs de una sustancia y sta lo absorbe total o parcialmente. Pueden sercontinuos o discontinuos.

3.1.- Teora de los cuantos de Planck La energa emitida en forma de radiacin electromagntica, se hace en forma

de cuantos de energa, los cuales no pueden tomar todos los valores imaginarios, sinoque es siempre mltiplo entero del producto de una constante por la frecuencia de laradiacin

21

A = Z + N

E = f hc

f = l

c hE =

l

Q1

Q2

F = K -------------D2


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Donde: E = energah = cte. de Planck = 662 10-34 J s

f = frecuencia de la radiacin

= longitud de ondac = velocidad de la luz = 3 108 m/s

4.- MODELO ATMICO DE BOHR

A pesar de que el modelo atmico de Rutherford haba supuesto un gran avanceen el estudio del tomo, ste modelo tena importantes fallos.

Uno de ellos es que segn las leyes electromagnticas clsicas, el electrn al giraralrededor del ncleo deba emitir energa, con lo cual, al ir perdiendo energa, al final

caera sobre el ncleo. Adems, este modelo no explicaba los espectros de los tomosque son discontinuos.Bohr era discpulo de Rutherford y propone un modelo atmico que soluciona los

fallos de la teora de su maestro.El modelo atmico de Bohr se basa en el conocimiento de los espectros atmicos

y en la teora de los cuantos de Planck. Este modelo propone unos postulados que no sepueden demostrar pero que cumplen las condiciones impuestas:

1 POSTULADO: Dentro del tomo se puede admitir que un electrn giraalrededor del ncleo en una rbita circular sin emitir energa, por tanto tiene quecumplirse que la fuerza atractiva electrn-ncleo sea compensada con otra fuerza.

Esa otra fuerza es la fuerza centrfuga del electrn. La notacin matemtica de este1 postulado sera la siguiente:

Fa = Fc

K q1 q2 e Z e Z eFa = = =

d r r

m v

Fc = r

2 POSTULADO: El 2 postulado limita el n de rbitas. Solo son posibles para el

electrn aquellas rbitas en las cuales se cumpla que el producto de la cantidad demovimiento del electrn por la longitud de la rbita sea igual a un n entero de veces lacte. de Planck:

22

Z e m v =

r r


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3 POSTULADO: Como solo son posibles un n determinado de rbitas, cuandoun electrn salta desde una rbita mas externa de mayorenerga a otra rbita mas interna de menor energa emite la

diferencia de energa en forma de radiacinelectromagntica constituyendo una raya del espectro.

Segn Bohr los espectros son radiaciones de energaelectromagntica correspondientes a los saltos de

electrones desde las rbitas ms externas de mayor energaa rbitas ms internas de menor energa.

5.- SERIES ESPECTRALES

Lyman: Se produce cuando los electrones caen directamente sobre la 1 rbitadesde la rbita en la que se encuentren. Solo se puede ver con la frecuencia de laluz ultravioleta.

Balmer: Los electrones caen desde las rbitas en la que se encuentran a la 2 rbita.Se ve a simple vista.

Paschen: Los electrones caen desde sus rbita a la 3. Las rayas del espectro estnen la zona del infrarrojo, cerca de la luz visible. Brackett: Los electrones caen a la 4 rbita. Pfun: Los electrones caen a la 5 rbita.

6.- PRIMERA CORRECCIN AL TOMO DE BOHR. CORRECCIN DESOMMERFELD

A pesar de los resultados sorprendentes de la teora de Bohr, al aplicarla alhidrgeno, dicha teora era incompleta ya que cuando un cuerpo gira alrededor de otro por el que tiene fuerzas atractivas inversamente proporcionales al cuadrado de ladistancia que los separa, la trayectoria es una elipse:

Sommerfeld ampla la teora de Bohr para hacerla extensible a rbitas elpticas.

23

M v . 2 P r = n h

cE2 E1 = h f = h

l


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Para una circunferencia se precisa solo 1 variable, que es el radio. Para una elipsese necesitan 2 variables: semieje mayor y semieje menor.

Por tanto, para el radio de Bohr solo exista una variable n. Ahora existen 2variables: n y l. La variable n pasa a ser el n cuntico principal que indica el nivelen el que se encuentra el electrn.

Y l pasa a ser el n cuntico secundario o azimutal, que nos indica la forma dela elipse.

Toma los siguientes valores:

7.- SEGUNDA CORRECCIN AL TOMO DE BOHR. EFECTO ZEEMAN

A medida que fue mejorando la calidad tcnica y ptica de los espectroscopios seencontr que cada raya del espectro atmico eran en realidad varias rayas muy juntas.Este fenmeno constituy el efecto Zeeman.

Este desdoblamiento de las rayas del espectro se explic teniendo en cuenta queal ser las rbitas elpticas, stas podan tener distinta orientacin espacial.

Fue necesario, pues, un tercer n cuntico que indicara la orientacin de la rbitaen el espacio. Este 3 n cuntico se denomin magntico, se le represent con laletra m y se le dieron los siguientes valores

8.- TERCERA CORRECCIN AL TOMO DE BOHR. EFECTO ZEEMANANMALO

Posteriormente al volver a mejorar los espectroscopios se encontraron que cadaraya de Zeeman eran en realidad 2 juntas. A este efecto se le denomin efectoZeeman anmalo, y se consider que se deba al sentido de giro del electrn dentro dela rbita.

Aparece, pues, un 4 n cuntico, llamado spin, que significa giro en ingls, yque indica el sentido de giro del electrn y que para cada valor de m toma los valores:

24

n = 1, 2, 3, 4 ...

l = 0 hasta n-1

m = [ + l ..... 0 ...... - l ]

S = + , -


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9.- IDEAS MODERNAS SOBRE LA ESTRUCTURA ATMICA

Toda la teora de Bohr y las modificaciones posteriores se basan en que unmomento determinado se puede localizar con exactitud y precisin a un electrn dentrode un tomo. Sin embargo, esto no es posible.

Heisemberg formula el principio de incertidumbre en el que indica que es posibleconocer simultneamente y con exactitud la posicin y la cantidad de movimiento de una

partcula.Por tanto, solo podemos hablar de la probabilidad de que en un instante

determinado un electrn se encuentre en una zona determinada del tomo.Esto nos lleva a un modelo de estructura atmica llamado modelo de nube de

carga.Este modelo representa a los electrones en forma de una nube cargada

negativamente siendo el n de cargas negativas de esta nube igual al n de electrones deltomo. La densidad de esta nube es mayor en aquellas zonas en donde hay una altaprobabilidad de encontrar al electrn.

Mientras que en la teora de Bohr se hablaba de rbitas, en esta teora se habla deorbitales. El trmino orbital se emplea para describir aquellas zonas dentro del tomodonde hay una alta probabilidad de encontrar al electrn.

Estos orbitales se definen mediante los 3 primeros nmeros cunticos:

n representa el volumen del orbital l representa la forma del orbital:

Si l = 0 el orbital es de tipo s y su forma es circular:

Si l = 1 el orbital es de tipo p y su forma es:

Py Px

Si l = 2 el orbital es de tipo dSi l =3 el orbital es de tipo f

m indica la posicin del orbital en el espacio Para localizar al electrn dentro del tomo es necesario, adems de estos 3 n

cunticos, el 4 n cuntico, el n cuntico de spin s, que indica el giro delelectrn

Al electrn dentro del tomo se le aplica el principio de dualidad onda-corpsculode Louis de Broglie, segn el cual el electrn como corpsculo lleva asociado en sumovimiento una onda. La longitud de esa onda asociada se obtendr de la siguiente

forma:

25


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Si el electrn se comporta como una partcula, su energa viene dada por lasiguiente ecuacin:

Si el electrn se comporta como una onda, su energa vendr dada por esta

otra ecuacin:

Si igualamos ambas ecuaciones: c

m c = h f ; m c = h ; despejando

h c h

= = m c2 m c

Esta ser su longitud de onda si se mueve a la velocidad de la luz, pero si nose mueve a la velocidad de la luz utilizaremos la misma frmula solo que la cno la emplearemos. Lo que emplearemos ser la vque es la velocidad quelleve.

10.- CONFIGURACIN ELECTRNICA

Representar la configuracin electrnica de un tomo consiste en distribuir suselectrones en niveles energticos. Esta distribucin se basa en los siguientes principios: Principio de exclusin de Pauli: Establece que en un mismo tomo no pueden

existir 2 electrones con los 4 nmeros cunticos iguales. Regla de Hund: Siempre que sea posible, los electrones se colocarn en cada

orbital con los spines desapareados. Principio de Aufban: Los electrones entran siempre en los niveles mas bajos de

energa. Regla de Madelung: Cuando 2 orbitales tienen el mismo valor para

n + l, es mas estable el de menor nivel energtico n.Atendiendo a todos estos principios y reglas, podemos escribir las

configuraciones electrnicas de los tomos constituyentes de cada uno de loselementos del S.P. El orden de llenado para todos los orbitales se describe en lasiguiente tabla:

1s2

2s2 2p6

3s2 3p6 3d10

4s2 4p6 4d10 4f14

5s2 5p6 5d10 5f14

6s2 6p6 6d107s2 7p6

8s2

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E = m c

E = h f

h

l = m v


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11.- SISTEMA PERIDICO

El sistema peridico actual est elaborado basndose en el orden creciente del natmico, del que dependen las propiedades peridicas de los elementos.

En la tabla peridica a las columnas se les denominan grupos o familias y a lasfilas periodos. Hay 18 grupos y 7 periodos

Los elementos del grupo 1 se denominan metales alcalinos, los del grupo 2metales alcalino-trreos, los del grupo 13 trreos, los del grupo 14 carbonoideos, losdel grupo 15 nitrogenoideos, los del grupo 16 anfgenos y los del grupo 17 halgenos(formadores de sales). Los elementos del grupo 18 son los llamados gases nobles oinertes ya que no reaccionan con ningn otro elemento debido a su gran estabilidadelectrnica.

Los gases nobles tienen todos ellos, menos el Helio, una configuracinelectrnica del tipo ns np6 , es decir, tienen completa la ltima capa electrnica, lo quelos hace muy estables.

Los elementos de los grupos 1 y 2 se caracterizan por tener el ltimo electrn enun orbital s.

Los elementos de los grupos 13, 14, 15, 16 y 17 tienen el ltimo electrn en unorbital p.Los elementos de los grupos 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 y 12 se denominan

elementos de transicin. Todos ellos son metales. En cuanto a su configuracinelectrnica, son elementos que completan orbitales d.

Los lantnidos y actnidos se denominan elementos de transicin interna y vanllenando orbitales f.

A partir del n atmico 92 (uranio) los elementos se obtienen nicamente en ellaboratorio a travs de reacciones nucleares, y todos ellos son radiactivos. Hoy da seconocen 115 elementos.

12.- PROPIEDADES PERIDICAS

Son aquellas propiedades que se repiten peridicamente.

12.1.- Volumen atmico

Es la relacin entre el peso atmico de un elemento y su densidad. Por tanto, enrealidad es el volumen que ocupan 6023.1023 tomos del elemento.

Si quisiramos conocer el volumen de un tomo, aplicaramos la siguientefrmula:

Dentro de cada grupo el volumen atmico aumenta de arriba abajo, y a lo largo de losperiodos disminuye hacia el centro, para volver a aumentar luego paulatinamente hasta elfinal.

- +

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Peso atmico

Volumen At.= densidad

Volumen atmicoVol. 1 tomo =

602 . 1023


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+

Esto sucede debido a que a medida que avanzamos por el periodo va aumentandoel n de protones del ncleo y el de electrones de la corteza, pero estos electrones entran

todos al mismo nivel con lo que el ncleo, que ha aumentado su carga, atrae con masfuerza a los electrones resultando una contraccin del volumen; esto ocurre hasta lamitad del periodo, a partir de ah el volumen aumenta debido a que cada vez hay maselectrones en el mismo nivel por lo que hay una repulsin entre ellos que hace que elvolumen aumente contrarrestando la contraccin de volumen debida a la atraccin delncleo.

10.- Radio atmico

Se define como la mitad de la distancia que existe entre los ncleos de los tomosque estn unidos por un enlace covalente puro.

A medida que bajamos por un grupo del S.P el radio atmico (R.A.) aumentaporque aumenta el n de orbitales.

A lo largo de un periodo el radio atmico disminuye a medida que avanzamos porel periodo ya que va aumentando el n de protones del ncleo y el de electrones de lacorteza, pero los electrones estn todos en el mismo nivel, con lo cual al ser la carga delncleo mayor atrae a los electrones con mas fuerza con lo que radio disminuye.

-+

12.3.- Radio inico

Es el radio de un tomo que se ha convertido en un ion por prdida o ganancia deelectrones.

Por lo dems los radios inicos varan a lo largo del S.P. igual que los radiosatmicos.

12.4.- Potencial o energa de ionizacin

Es la energa que hay que suministrar a un tomo neutro, gaseoso y en estadofundamental para arrancarle el electrn mas dbil retenido.

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X + e- X -

R x < R x-X - e- X +

R x > R x+


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A lo largo de un periodo del S.P. el potencial de ionizacin aumenta debido a quea medida que nos vamos acercando a la derecha del S.P. los elementos tienen tendenciaa captar electrones y no a cederlos, por tanto la energa necesaria para arrancar unelectrn ser muy alta.

A lo largo de un grupo el potencial de ionizacin disminuye ya que el electrn al

estar mas alejado del ncleo se encuentra menos atrado por este.La E. de ionizacin se expresa en electrn-voltio, julios o kilojulios pormol. 1 ev = 16. 10 -19 Julios.

Esta es la energa de la primera ionizacin, el segundo potencial de ionizacinrepresenta la cantidad de energa necesaria para sustraer al 2 electrn y siempre esmayor que la energa de la primera ionizacin.

+

-

12.5.- Afinidad electrnica

Es la energa que desprende un tomo neutro, gaseoso y en estado fundamental alcaptar un electrn, formndose un ion gaseoso con carga negativa.

La afinidad electrnica va disminuyendo de arriba a bajo a lo largo de un grupo. Alo largo de un periodo va aumentando de izquierda a derecha.

Esta propiedad es contraria a la energa de ionizacin y varia igual por idnticosmotivos.

Los tomos de los elementos que tienen una energa de ionizacin baja tienden aceder electrones, no a captarlos, por lo que presentan una afinidad electrnica baja

Los tomos de los elementos que tienen un potencial de ionizacin elevadotienden a captar electrones, no a cederlos, por lo que su afinidad electrnica es elevada.Se mide en ev por tomo o en KJ por mol.

+

-

12.6.- Electronegatividad

29

Atomo neutrogaseoso + e- X - + energa (afinidad electrnica)


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Es la tendencia que tiene un tomo a atraer hacia s el par de electronescompartidos en el enlace con otro tomo, quedando cargado negativamente.

La Electronegatividad vara igual que la afinidad electrnica y por los mismosmotivos.

- +

12.7.- Carcter metlico

Los metales son aquellos elementos capaces de formar iones positivos (cationes) por tanto el carcter metlico es lo contrario que la electronegatividad y varia alcontrario.

A lo largo de un grupo aumenta de arriba abajo y a lo largo del periodo disminuyede izquierda a derecha.

+ -

En conclusin:

30

+ METLICO = Fr+ ELECTRONEGATIVO = F+ AFINIDAD ELECTRNICA = F+ POTENCIAL DE IONIZACIN = He

+ VOLUMEN ATMICO = Fr+ RADIO ATMICO = Fr


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PROBLEMAS TEMA 2

1.- El carbono natural tiene 2 istopos: 12C (9887%) y 13C (111%). Adems,existen pequeas cantidades de 14C pero son tan insignificantes que puedenignorarse. Empleando esos datos calcule el peso atmico del carbono natural.

Masa del12

C = 1200000 uma. Masa del13

C = 1300335 uma

2.- Cuntos protones, neutrones y electrones poseen los istopos del plomo, den atmico 82 y nmeros atmicos 204, 206,207 y 208?

3.- El boro consta de 2 istopos naturales: 10B con una masa de 10012 uma y el11B con una masa de 11009 uma. Si el peso atmico del boro es de 10811,cul es la composicin porcentual del boro natural?

4.- Cul es la abundancia relativa de los istopos 14N y 15N, si el peso atmico delnitrgeno es 140067?

5.- Determine la frecuencia de la luz de las siguientes longitudes de onda:a) 10

b) 5000 c) 44 d) 89 m

6.- El cobre se encuentra en la tierra en forma de mezcla isotpica de 6909% de63Cu, cuya masa es de 6293 uma por tomo, y 3091% de 65Cu cuya masa esde 6493 uma por tomo. Cul es el peso atmico del cobre?

7.- Cul es el peso atmico del galio, formado por los istopos 69Ga y 71Ga,sabiendo que el primero se encuentra en un 602%.

8.- Una estacin de radio AM emite en una frecuencia de 980 KHz. Cul es lalongitud de la onda electromagntica emitida?

9.- Describa la configuracin electrnica de: a) Cl ; b) Cl- ; c) Co

10.-Cules de las siguientes configuraciones electrnicas son de tomos en estadofundamental, cuales son de tomos excitados y cuales no son posibles y porqu?a) 1s1 2s1

b) 1s2 2s2 p3

c) 3s2 p3 4s1

d) 3s2p6 4s3 3d2

e) 3s2 p6 4f4

f) 1s2 2s2 p4 3s111.- Especifique el smbolo de todos los elementos que:

a) Tengan la configuracin electrnica del tipo ns2 np3

b) Tengan lleno su nivel p

12.- Un tomo emite un fotn cuya longitud de onda es de 650 nm. Cuntaenerga pierde el tomo?

13.- Cul sera la configuracin electrnica del ltimo orbital del elemento con natmico 120?

14.- La configuracin electrnica del Cr es (Ar) 4s1 3d5. Cules son los 4 nmeroscunticos para cada electrn sin aparear del cromo?

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15.- Cuntos orbitales son posibles y cuntos electrones puede haber en el tomopara n = 2?. Indique los nmeros cunticos de los orbitales y de los electrones.

16.- Cada una de las siguientes configuraciones electrnicas corresponde alsuborbital despus de aadirle el ltimo electrn. Escriba el smbolo del tomo

correspondiente y su configuracin electrnica completa.a) 2p4

b) 3s1

c) 3p2

d) 3d2

e) 3p5

f) 3d5

g) 4s2

17.- Escriba la configuracin electrnica del elemento n 28.

18.- Escriba las configuraciones electrnicas del: Mo y Ag.

19.- Escriba las configuraciones electrnicas de los gases nobles.

20.- Escriba la configuracin electrnica de los aniones: F -, Cl - y Br- .

a) 21.- Escriba la configuracin electrnica de los cationes:b) a) Mn2+ b) Mn3+ c) Mn4+ d) Mn7+

22.-Ordene de mayor a menor potencial de ionizacin los elementos: Be, F, N yLi.

23.-Ordene de mayor a menor electronegatividad : Cd, Hg y Zn.24.-Utilizando el sistema peridico, compare los elementos Ca, Sr y Rb con

respecto a:a) Su radio atmico. b) Su energa de ionizacin

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1.- Formule o nombre los siguientes compuestos:a) Dicromato potsico

b) Hidruro de magnesio

c) 2-metil-propanald) Ba (HSO4)2e) Co2O3f) CH3-CO-CH3

2.- a) Escriba la configuracin electrnica de los elementos cuyos nmeros atmicosson respectivamente 14, 17 y 19.

b) Indique, justificando la respuesta, el elemento de mayor energa de ionizacin y elque tiene mayor carcter metlico.c) En qu grupo y periodo de la tabla peridica est situado cada elemento?

3.- En un recipiente hay 301 1022 molculas de dixido de azufre.a) Indique el volumen que ocupan si el gas se encuentra en condiciones

normales de presin y Tb) Cuntos gramos de oxgeno estn contenidos en el dixido de azufre del

recipiente?c) Calcule la masa de 1 molcula de dixido de azufre.Masas atmicas : S = 32 ; O = 16

4.- Sea un tomo de un elemento cuya configuracin electrnica es (Ar) 3d6 4s2,

indique:a) El n atmico

b) Los tipos de iones que puede formarc) Los nmeros cunticos del electrn ms externo.

5.- La densidad del amoniaco a 18C y a 746mmHg es 070 gr/l. A partir de estos datos:a) Calcule el peso molecular del amoniaco

b) Sin embargo en el comercio se puede adquirir en forma de disolucin dedensidad 089 gr/ml y una riqueza de 282 gr/l. Qu volumen de estadisolucin se necesita para preparar otra 2 M?

6.- Al quemar 0252 gr de un hidrocarburo lquido se han obtenido 0792 gr de CO 2 y 0

324 gr de agua.a) Calcule la composicin centesimal de este hidrocarburo y determine sufrmula emprica Masas atmicas: C = 12 ; H = 1

b) Sabiendo que 1 mol de esta sustancia tiene una masa igual a 70 gr,establezca la frmula molecular de este hidrocarburo.

TEMA 3: EL ENLACE QUMICO: INICO, COVALENTE, METLICO.FUERZAS INTERMOLECULARES. RELACIN ENTRE ELTIPO DE ENLACE Y LAS PROPIEDADES DE LASSUSTANCIAS

1.- INTRODUCCIN

La unin de los tomos entre s se realiza mediante el enlace qumico. La causade que se produzca el enlace es la bsqueda de la estabilidad. Para ello los tomos

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tienden a la estructura de gas noble, y para ello ceden, captan o comparten electronescon otros tomos.

En general los enlaces pueden agruparse en dos grandes grupos: Enlaces intramoleculares o interatmicos: Estos son los que mantienen unidos

entre s a un conjunto de tomos para dar lugar a una molcula. Estos enlaces se

subdividen en 3 grandes grupos: enlace inico, covalente y metlico. Enlaces intermoleculares: Son los que mantienen unidos entre s a las molculas deuna misma sustancia. Dentro de este tipo de enlace estn: el enlace por puentes dehidrgeno y el enlace porfuerzas de Van Der Waals. Estos enlaces intermolecularesson mas dbiles que los anteriores.

2.- ENLACE INICO

Este enlace se da entre tomos de electronegatividades muy diferentes (entremetal y no metal).

Se basa en la formacin de iones positivos y negativos por prdidas o gananciasde electrones a causa de la tendencia de los tomos a adquirir la estabilidad con 8electrones en su ltimo nivel. Los iones as formados se atraen electrostticamente dandolugar al compuesto.

Al n de electrones que el tomo cede o capta para convertirse en ion se ledenomina valencia inica o electrovalencia del elemento.

2.1.- Formacin del cloruro sdico ( NaCl)En primer lugar hallamos las configuraciones electrnicas de los elementos que

componen dicha sal: el cloro y el sodio.

Na (11) = 1s2

2s2

p6

3s1

Cl (17) = 1s2 2s2 p6 3s2 p5

Al cloro le falta 1 electrn para adquirir la configuracin de gas noble y al sodiole sobra 1. Si el electrn que le sobra al sodio lo coge el cloro, los dos quedanconvertidos en iones que se atraen elctricamente constituyendo un enlace que en estecaso es inico, ya que se produce entre iones.

Ahora bien, no es corriente la interaccin de solo dos iones pues la ionizacin seproduce en muchos millones de tomos y por tanto se establecen en el espacio un granconjunto de atracciones elctricas que se orientan adecuadamente.

Un ion positivo se rodea del mayor n posible de iones negativos e igualmente,uno negativo se rodea de positivos y como consecuencia, se consigue una estructura

ordenada que recibe el nombre de cristal. Por tanto, como consecuencia del enlace inicono se obtienen molculas, se obtienen cristales inicos.En un cristal se llama ndice de coordinacin al n de iones de un signo que

rodean a un ion de signo contrario.Todo proceso que se realiza espontneamente en la naturaleza ha de ir

acompaado por una disminucin de la energa potencial del sistema para que seaestable.

Por tanto, la unin entre el cloro y el sodio tendr lugar espontneamentesolamente si el cloruro sdico formado tiene menor energa potencial que la que poseanen total el Cl y el Na antes de unirse; y como consecuencia de ello al formarse el enlacese libera energa. Esta energa liberada recibe el nombre de energa reticular. Se

representa por Uo y es la misma energa que tendremos que darle a 1 mol de sustanciasi queremos separar los iones que la forman.Por tanto, un compuesto inico ser tanto mas estable cuanto mayor sea su

energa reticular.

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+PI1 Ca -2 AE F-Qf K2 S +PI2 Ca

+2 S Ca + DF2Ca (s) + F2 (g) Ca (g) + 2 F (g)

2.3.- Propiedades de los compuestos inicos

Dureza: Debido a la fortaleza del enlace, stos slidos presentan una elevadaresistencia a ser rayados.

Fragilidad: Los slidos inicos son bastante frgiles ya que cuando actan fuerzasexteriores sobre el cristal se produce un deslizamiento de un plano del cristal

sobre otro lo que hace que se enfrenten iones del mismo signo. Esto provoca laaparicin de fuerzas repulsivas que contribuyen a la fractura de dicho cristal. Solubilidad: Los slidos inicos son solubles en disolventes polares como el agua, a

pesar de su elevada energa reticular Conductividad: Los iones estn fijos dentro de la red, por lo que la inmovilidad de

las cargas hace que los compuestos inicos, en estado slido, no seanconductores de la electricidad. En cambio en disolucin o fundidos s sonconductores de la electricidad ya que los iones quedan libres.

Puntos de fusin y ebullicin: Estos son altos ya que el enlace inico es fuerte.

3.- ENLACE COVALENTE

Se produce este enlace entre tomos de electronegatividades parecidas y portanto no se produce cesin de electrones de un tomo a otro ya que ambos tomosnecesitan ganar electrones para adquirir la configuracin de gas noble.

Este enlace se da fundamentalmente entre no metales y consiste en lacomparticin de electrones.

Lewis establece que este enlace se forma por comparticin de uno o varios paresde electrones de forma que la configuracin electrnica de los elementos que se enlazansea similar a la de los gases nobles.

Esto se presenta fcilmente mediante las estructuras o diagramas de Lewis. Porejemplo:

Molcula de cloro ( Cl2)

1) Hallamos la configuracin electrnica del cloro1s2 2s2 p6 3s2 p5

2) Representamos los 7 electrones que el cloro tiene en su ltima capa mediante

Cl Cl

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Uo = Qf + 2SCa + D F2 + PI1Ca + PI2Ca - 2 AEF


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NH3 + H+ NH+4

Partiremos de la representacin grfica mediante los diagramas de Lewis de lamolcula de amoniaco:

H - N - H

H

Como podemos ver en la molcula de amoniaco quedan 2 electrones libres. Si lamolcula de NH3 se une con un H+ que no tiene ningn electrn, ste compartir el parlibre de electrones aportado por el amoniaco.

H+

H - N - H

H

El resultado es un enlace covalente dativo o coordinado donde el amoniaco es eldador del par electrnico y el H+ el aceptor.

3.2.- Teoras del enlace covalente

3.2.1- Teora del enlace de valencia

Esta teora debida a Pauling establece que 2 tomos se unirn para formar unenlace covalente si cada uno de ellos posee al menos un electrn desapareado.

Vamos a ver, segn esta teora, cmo se formaran distintas molculas:

Molcula de flor (F2)

F2 (9) = 1s2 2s2p5

1s 2s 2p

Como hay un electrn desapareado en un orbital p de cada tomo se producirel enlace covalente solapndose dichos orbitales, dando lugar al orbital molecular del F2.

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F F

Molcula de agua (H2O)

Las configuraciones electrnicas del oxgeno y del hidrgeno son:

O (8) = 1s2 2s2 p4

H (1) = 1s1

A continuacin dibujamos los diagramas de orbitales del oxgeno y el hidrgeno:

Oxgeno:

Hidrgeno:

Como el oxgeno tiene 2 electrones desapareados en 2 orbitales p puede formar 2enlaces covalentes con 2 tomos de hidrgeno, con lo que se forma la molcula de agua.

Hs

Hs Op

3.2.2.- Solapamiento de orbitales. Orbitales tipos y tipo p

Solapamiento de 2 orbitales s

Cuando se solapan orbitales atmicos tipo s, se forman orbitalesmoleculares tipo

+S + S

S S Solapamiento de 2 orbitales p

FRONTAL

+

p p LATERAL

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+

p p Solapamiento de 1 orbital s con 1 orbital p

+ s p

3.2.3.-Teora de hibridacin de orbitales

HIBRIDACIN sp

Para ver este tipo de hibridacin utilizaremos la molcula de metano (CH4):C (6) = 1s2 2s2 p2

H (1) = 1s1

C:

H:

En el metano hay 4 enlaces covalentes, sin embargo en teora solo se podranformar 2 enlaces covalentes ya que solo hay 2 electrones desapareados.

Esta dificultad puede salvarse estableciendo que dicho elemento promociona unelectrn del orbital 2s al 2p, quedando entonces:

C:

Con lo que al tener 4 electrones desapareados ya se podran formar 4 enlacescovalentes pero dichos enlaces no seran iguales ya que 3 corresponderan a orbitalesp y 1 a orbital s.

Sin embargo, experimentalmente se ha comprobado que los 4 enlaces sonequivalentes. Para solucionar esto se establece la teora de hibridacin de orbitales.

Se llama hibridacin al fenmeno mediante el cual un tomo mezcla internamentesus orbitales originando otros orbitales nuevos.

Segn esta teora el carbono mezcla o hibrida sus 3 orbitales p y su orbital soriginando 4 orbitales nuevos que ya no son ni s ni p y que se denominan orbitales

hbridos sp . Por tanto se forman 4 orbitales hbridos sp.

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La forma de estos orbitales es la siguiente:

Esta hibridacin se denomina sp3 o

tetragonal debido a la geometria del orbital.Por tanto, la molcula demetano tendr la siguiente estructuraoriginndose 4 enlaces covalentes iguales.

HIBRIDACIN sp

Vamos a estudiar la molcula de borano (BH3)

B (5) = 1s2 2s2 p1

H (1) = 1s1

B:

H:

El Boro slo podria formar un enlace covalente. Se promociona 1 electrn desdeel orbital 2s al 2p

Y entonces se pueden formar 3 enlaces covalentes pero distintos. El boro hibrida 1orbital s con 2 orbitales p y forma 3 orbitales hbridos iguales sp 2. Estos tendran laforma:

Esta hibridacin se llama sp2 o trigonal. Por tanto la molcula de borano tendria estaestructura originndose 3 enlaces covalentes iguales.

HIBRIDACIN sp

Esta hibridacin llamada sp o lineal se forma cuando en un tomo se hibrida 1orbital s con 1 orbital p. Se forman 2 orbitales hbridos sp que tienen la siguiente forma:

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En conclusin:

sp lineal

HIBRIDACIN sp trigonal

sp tetragonal

3.3.- Polaridad del enlace covalente

Cuando el enlace covalente se forma entre tomos iguales por ejemplo la

molcula de hidrgeno (H2) el par electrnico compartido pertenece por igual a los dostomos ya que al tener ambos la misma electronegatividad lo atraen hacia s con igualforma. El resultado es, por tanto, una molcula covalente apolar.

Sin embargo cuando el enlace covalente se forma entre elementos de distintaelectronegatividad el par electrnico compartido es atrado con mas fuerza por elelemento mas electronegativo. El resultado es que la molcula se polariza y el enlace,aunque es covalente, al estar polarizado tiene cierta tendencia al enlace inico. Porejemplo las molculas de HCl o HF. He aqu algunos ejemplos:

H2

H H ; HH

El par electrnico compartido se sita en el centro sin ser atrado por ningntomo ya que los 2 son de misma electronegatividad, por lo que la molcula es

APOLAR.

HCl + -

H Cl ; H Cl

El par electrnico es atrado por el cloro ya que es mas electronegativo,apareciendo, pues, una carga parcial positiva sobre el hidrgeno y una carga parcialnegativa sobre el cloro con lo que la molcula de cloruro de hidrgeno es una molcula

POLAR.

La polaridad de la molcula no solo depende de las electronegatividades de lostomos que la forman sino que tambin depende de la geometra de la molcula. Porejemplo, la molcula de agua (H2O).

+ - - +H O H ; H O H

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Si la molcula de agua fuese lineal sera apolar. Sin embargo, el agua es polar, ello esdebido a que la forma geomtrica de la molcula es:

- -O

+ +H H

La resultante de los vectores ya no es cero. La molcula de agua es POLAR.

Cl4C

Cl (17) = 1s2 2s2 p6 3s2 p5

C (6) = 1s2 2s2 p2

-Cl

- + + -Cl C Cl

+ + -

Cl

La molcula de Cl4C es apolar puesto que su forma geomtrica es un tetraedro ylos momentos dipolares se anulan.

Para conocer la geometra de las molculas se utiliza la teora de la repulsin delos pares de electrones.Segn esta teora los electrones tienden a evitarse los unos a los otros y esto es

debido a 2 motivos:a) Hay una fuerza de repulsin entre 2 electrones

b) 2 electrones con el mismo spin no pueden ocupar el mismo orbital, ypor lo tanto se evitan.

Apliquemos esta teora a las siguientes molculas:

HCl

H (1) = 1s1

Cl (17) = 1s2 2s2 p6 3s2 p5

A continuacin hacemos los diagramas de Lewis:

H Cl

La molcula es polar porque son de distinta electronegatividad. Tambin es

lineal: + -

H Cl

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SO2

S (16) = 1s2 2s2 p6 3s2 p4O (8) = 1s2 2s2 p4

O = S = O El tomo central tiene 2 electrones libres. qu harn esos

electrones? Repelern a los oxgenos.

S

O O

La resultante de esos 2 vectores no es cero, por lo tanto la molcula es POLARy su geometra es ANGULAR.

3.4.- Fuerzas intermoleculares

Las fuerzas intermoleculares son aquellas que mantienen unidas a las molculas

de los distintos compuestos. Son mas dbiles que las intramoleculares.Dentro de ellas tenemos:

3.4.1.- Enlace por puente de hidrgeno

Cuando un tomo de hidrgeno est unido a un tomo mas electronegativo que lcomo el oxgeno, flor o nitrgeno, el par de electrones del enlace covalente est atrado

por el tomo mas electronegativo producindose una polarizacin del enlace. Estoproporciona una carga parcial positiva al hidrgeno y una carga parcial negativa al otrotomo.

Como consecuencia de estas cargas se establece una atraccin elctrica entre el

hidrgeno de una molcula y el tomo electronegativo de una molcula vecina.Esta atraccin elctrica dbil constituye el enlace por puentes de hidrgeno, y esla causa de que las molculas de H2O, NH3 y HF se polimericen (un polmero es launin de muchas molculas )

Vamos a ver como ejemplo la molcula de cido fluorhdrico:

+ - + - + - + -H - F ................... H - F ..............H - F ...............H - F

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Enlaces por puentes de hidrgeno

3.4.2.- Enlaces por fuerzas de Van Der Waals

El resto de las molculas covalentes se unen entre s por el enlace intermoleculardenominado fuerzas de Van Der Waals.

Estas fuerzas son de tipo elctrico y son dbiles. Unen entre s a molculascovalentes polares o que se han polarizado, con lo cual la parte negativa de una molculase aproxima a la parte positiva de otra molcula atrayndose dbilmente y originando elenlace por fuerzas de Van Der Waals.

+ - + - + - + -......... ......... .........

Fuerzas de Van Der Waals.

3.5.- Propiedades de los compuestos covalentes

Los compuestos covalentes son normalmente gaseosos o lquidos. Sin embargolos slidos formados por redes covalentes son sustancias duras y de alto punto de fusiny de ebullicin. Tales son el diamante, el carburo de silicio y laslice (dixido de silicio).

Los compuestos covalentes suelen ser insolubles en agua con algunasexcepciones como los alcoholes y los azcares. Sin embargo los compuestos covalentesson solubles en disolventes orgnicos. Estos compuestos son malos conductores de laelectricidad por no tener electrones libres.

4.- ENLACE METLICO

Este enlace se produce entre tomos metlicos. La teora de los electrones libressupone que este enlace se forma porque los tomos del metal se ionizan con lo que seobtiene una serie de iones positivos y un conjunto de electrones que forman lo que sedenomina gas o nube electrnica

Los iones positivos se sitan en los nudos o vrtices de una red metlica y paraque no se repelan entre ellos, los electrones del gas electrnico se mueven libremente porentre los huecos.

La unin metlica consiste en la interaccin elctrica que se produce entre loselectrones libres que forman el gas electrnico y los iones positivos.

M M M

+

M

+

e

-

e

-

M M ionizacin M+ M+ e- e-

+

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M M+ e-

Iones + nube o gas deM+ M+ electrones

M+

M+

M+ M+

4.1.- Propiedades del enlace metlico

El enlace metlico existe solamente en los estados slido y lquido

desapareciendo en el estado gaseoso en donde los metales se encuentranen forma de tomos. Conductividad elctrica alta debido a la existencia de electrones libres. Conductividad trmica alta ya que el calor produce un aumento de la energa

cintica de los electrones y al estar stos libres transmiten la energa atodo el metal.

Densidad alta debido a que los iones metlicos se encuentran empaquetadosen unas estructuras que ocupan poco espacio.

md =

V Puntos de fusin y de ebullicin elevados ya que el enlace es fuerte. Poseen brillo metlico y suelen ser dctiles (propiedad de estirarse en forma

de hilos) y maleables (pueden formar lminas).PROBLEMAS TEMA 3

1.- Escriba las estructuras de Lewis para los siguientes compuestos:

CO2 , NO , NO2 , HI

2.- Escriba las frmulas empricas de los compuestos formados por los siguientes paresde iones. Una vez hecho esto represente el ciclo de Born-Haber de los compuestosresultantes:

a) K+ y F-

b) Ba2+ y Cl-

c) Al3+ y S2-

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e- e- e-e - e -e - e- e-


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3.- Clasifique segn el tipo de enlace, explique su estado de agregacin a T ambiente yestudie su conductividad elctrica en los siguientes compuestos:

NH3 , NaClO3 , Cl2 , CH4 , CsF , LiBr

4.- Justifique la solubilidad en agua o no de las sustancias siguientes:

CCl4 , BaF2 , CH3-CH2OH , C2H6 , NaCl


1.- Formule o nombre los compuestos siguientes:a) Nitrito de potasio

b) Oxido de estao (IV)c) Propinod) HclOe) SrCl2f) CH3-CH2-CHO

2.- Un frasco contiene 334 gr de AlCl3 slido. Calcule en esta cantidad:a) El n de moles

b) El n de molculasc) El n de tomos de cloro

Pesos atmicos: Al = 27 , Cl = 355

3.- Dados los elementos de nmeros atmicos 16,20 y 35, escriba para cada uno deellos:a) Su configuracin electrnica

b) Basndose en el apartado anterior indique grupo y periodo de la tablaperidica al que pertenecen.

c) Ion ms estable de cada uno de ellos.

4.- Indique el tipo de enlace que predomina en las siguientes especies qumicas: Clorurode cesio, oxgeno, cloruro de hidrgeno, cloruro de calcio, plata y tricloruro deboro

En el caso de que predomine el enlace covalente, indique brevemente, justificando larespuesta, la geometra y la polaridad de la molcula

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5.- Un compuesto gaseoso est formado por un 224% de boro y el resto de flor.a) Calcule su frmula emprica

b) Diga cul es su frmula molecular si 0201 gr de este gas ocupan 0054litros a 27C y 710 mmHg de presin.

Pesos atmicos: B = 11 ; F = 19

6.- a) Calcule la pureza de una muestra de sodio metlico sabiendo que cuando 448gr de la misma reaccionan con agua produce hidrxido sdico y se desprenden 14litros de hidrgeno medidos a 25C y 720 mmHg de presin.a) Calcule la molaridad de la disolucin de hidrxido resultante si el volumen

total de la misma es de 100 mlPesos atmicos: O = 16 ; Na = 23 ; H = 1

TEMA 4: ENTALPA DE LAS REACCIONES QUMICAS. ENTALPA DEREACCIN Y DE FORMACIN. ESPONTANEIDAD DE LASREACCIONES QUMICAS. EQUILIBRIO QUMICO.

1.- SISTEMAS Y TRANSFORMACIONES TERMODINMICAS

Termodinmica qumica: Parte de la qumica que estudia las relaciones existentesentre la energa y los cambios qumicos.

Termoqumica: Parte de la termodinmica qumica que estudia exclusivamente laenerga calorfica que acompaa a una reaccin qumica.

Sistema termodinmico: Aquella parte material del universo que se est

observando, es decir, la reaccin que estamos viendo. Entorno: Es el resto del universo, que puede estar o no relacionado con el sistemaLos sistemas termodinmicos pueden ser de varios tipos:

Sistema termodinmico cerrado: No intercambia materia con el entorno pero sintercambia energa.

Sistema termodinmico abierto: Intercambia materia y energa con el entorno. Sistema termodinmico aislado: No intercambia ni materia ni energa con el

entorno.

Sistema homogneo: Son aquellos que constan de una sola fase. Por ejemplocuando todas las sustancias que intervienen en una reaccin qumica son gases.

4 HCl (g) + O2 (g) 2 H2O (g) + 2 Cl2 (g)

Sistema heterogneo: Son aquellos que constan de 2 o mas fases; por ejemplo,cuando en una reaccin qumica intervienen sustancias slidas y gaseosas.

CaCO3 (s) CO2 (g) + CaO (s)

Estado de un sistema: Forma de comportarse el sistema en un instantedeterminado.

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Variables termodinmicas: Propiedades del sistema que son variables, que sesuelen especificar aparte de la composicin qumica y la concentracin de loscomponentes del sistema. Son lapresin, el volumen, etc. Pueden ser extensivaso intensivas.

Variables extensivas: Son aquellas que dependen de la cantidad total de materiapresente en el sistema. Por ejemplo la masa, el volumen y la cantidad de calor.

Variables intensivas: Son aquellas que no dependen de la cantidad total de materiapresente en el sistema. Por ejemplo la T, lapresin y la densidad.

Transformacin: Es un proceso en el que existe un estado inicial y un estado final.Se caracteriza por el incremento que ha sufrido la variable en cuestion, y secalcula por la diferencia entre el valor de la variable en el estado final y el valoren el estado inicial. Estos incrementos pueden ser positivos, si la variable escreciente o negativos si es decreciente.

Se dice que un sistema est en equilibrio cuando es estable respecto a unatransformacin infinitesimal, es decir, cuando el sistema sufre una transformacininfinitesimal su estado apenas vara. Esto implica que deben darse simultneamente 3tipos de equilibrio:

Equilibrio trmico: Para que la T sea la misma en todo el sistema. Equilibrio qumico Para que la composicin del sistema no vare con el tiempo. Equilibrio mecnico: Quiere decir que no hay movimientos macroscpicos dentro

del sistema.

Atendiendo al estado de equilibrio, las transformaciones pueden ser:

Transformacin reversible: Cuando se realiza a travs de una serie contnua deestados en equilibrio.

Transformacin irreversible: Cuando se realiza a travs de una serie de estadosque no son de equilibrio. Todas las reacciones que se producen en la naturalezade forma espontnea son irreversibles.

Transformacin adiabtica: Aquella en la que hay transferencia de calor entresistema y entorno. Q cte.

Transformacin isotrmica: Aquella en la que no hay transferencia de T entre

sistema y entorno. T cte. Transformacin isobara: Aquella en la que no hay transferencia de presin entresistema y entorno. P cte.

Transformacin iscora: Aquella en a que no hay transferencia de volumen entresistema y entorno. V cte.

Funcin de estado: Se llaman funciones de estado a aquellas funcionestermodinmicas que tienen la propiedad de que su valor dependen solo del estado delsistema, es decir, que si en un sistema se produce una transformacin cualquieraentre un estado inicial y final, la variacin de las funciones de estado depende solodel estado inicial y final, y no del camino por el que se realiza la transformacin.

Estas funciones de estado son: volumen, entalpa, presin y energa interna.

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2.- PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINMICA

Este principio establece que la energa de un sistema se conserva, es decir, que laenerga no se puede ni crear ni destruir, tan solo se transforma.

Para explicar el primer principio de la termodinmica se utilizan 2 funciones de

estado: energa interna y entalpa:

Energa interna: La energa interna de un sistema es una funcintermodinmica extensiva y de estado. Se representa por U e indica laenerga total del sistema.

Entalpa: Es una funcin termodinmica extensiva y de estado. Serepresenta por H e indica la medida del contenido calorfico de lasustancia. Matemticamente se expresa:

Hay 4 tipos de entalpas: de formacin, de reaccin, de combustin y deenlace.

2.1.- Entalpa de formacin

Las entalpas de formacin de un compuesto se representa porHf y se definecomo el calor que se absorbe o se desprende cuando se forma 1 mol del compuesto apartir de los elementos que lo componen.

Si la reaccin se realiza en condiciones estndar (P=1 at. T 25C), la entalpa de

formacin se representa porHf.2.2.- Entalpa de reaccin

Se representa porHr y es igual a la diferencia entre la suma de las entalpasde formacin correspondientes al n de moles de los productos que se forman menos lasuma de las entalpas de formacin correspondientes al n de moles de los reactivos quedesaparecen.

Donde np es el n de moles de los productos y nr el n de moles de los reactivos.

2.3.- Entalpa de combustinEl calor desprendido cuando se quema 1 mol de un compuesto en el seno de

oxgeno a presin cte. Se representa por Hc.

2.4.- Entalpa de enlaceSe llama as a la energa que se necesita para romper 1 mol de un enlace.

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DU = Q - W

H = U + P V

DHr = S (np DHp ) - S (nr DHr)


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Atm. l 0082

K mol

Kcal

0001987 K mol

KJ

0008279 K mol

En slidos y en lquidos el n de moles es constante por lo que se cumplir queQv = Qp .

Como las reacciones qumicas suelen darse a presin cte y en estas condiciones

Qp es igual a H se suele hablar de entalpas de reaccin en lugar de calores dereaccin.

Por tanto una reaccin ser exotrmica cuando el incremento entlpico seanegativo y ser endotrmica cuando sea positivo:

4.- LEY DE HESS

Esta ley calcula las variaciones de calor de las reacciones qumicas y dice: El calor total absorbido o desprendido en una reaccin solo depende del

estado inicial y final de la misma y no de los estados intermedios por los que pasa lareaccin qumica.

La ley de Hess permite tratar las ecuaciones termoqumicas como reaccionesalgebraicas pudiendo sumarlas, restarlas, multiplicarlas por algn nmero, etc.; y loscalores de reaccin se suman, restan, etc de igual manera que las ecuaciones.

5.- ESPONTANEIDAD DE LAS REACCIONES QUMICAS

Como sabemos, los procesos espontneos son irreversibles y, por tanto, esimportante establecer criterios que permitan determinar si una reaccin qumica es

reversible o irreversible. Para ello necesitamos utilizar nuevas funciones termodinmicas:entropa y energa libre de Gibbs.

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DH (+) >0 Reaccin endotrmicaDH (-) < 0 Reaccin exotrmica


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6.1.- Relacin entre la energa libre de Gibbs y la cte de equilibrio

La energa libre de Gibbs se ha definido mediante la expresin:

G = H - T S

Y la entalpa mediante la expresin:

H = U + p V

Por tanto sustituyendo el valor de H en la expresin anterior:

G = U + p V - T S

Diferenciando esta expresin, y como en el equilibrio T = cte. resulta:

(*) dG = dU + pdV + Vdp - TdS

Segn el primer principio de la termodinmica:

dU = dQ - pdVY en los procesos reversibles se cumple que dQ = T dS; si sustituimos dQ por

su valor en la expresin del primer principio de la termodinmica:

dU = T dS - pdV

Considerando esta expresin con (*) resulta que:

dG = Vdp

A partir de la ecuacin de los gases se obtiene que para 1 mol:R T

V = P

dpPor tanto: dG = R T

P

Integrando esta ecuacin desde las condiciones estndar hasta T y P se obtiene:dG = R T dp / p G - G = R T ln p

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DnKp = Kc (R T)


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A partir de esta expresin se obtiene la variacin de energa libre de Gibbscorrespondiente al equilibrio.

As si consideramos la reaccin qumica del principio, la variacin de energa libreviene dada por la expresin:

G = (np Gp) - (nr Gr)

Gp y Gr se obtienen aplicando la ecuacin anterior:G G = R T ln p a cada uno de los componentes de esta reaccin:

npGp = c GC - R T ln PCc+ d GD - R T ln PDd

nrGr = a GA - R T ln PAa + b GB - R T ln PBb

G = c GC R T ln PCc + dGD R T ln PDd - a GA + R T ln PAa bGB ++ R T ln PBb =

a bPA PB

=c GC + dGD aGA bGB + R T ln =c d

PC PD

a bPA PB

= G + R T ln c d

PC PD

En el equilibrio G = 0 por lo quea b c

dPA PB PC PD

G = R T ln = - R T ln PCc PDd PAa PBb

Con lo que:

6.2.- Equilibrios heterogneos

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DG = - R T ln Kp


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Se dice que un equilibrio es heterogneo cuando coexisten en l sustancias que seencuentran en distinta fase, por ejemplo, slidos y gases; slidos y lquidos; lquidos ygases; etc.

Un equilibrio heterogneo es el siguiente:

2 CO (g) C (s) + CO2 (g)

La cte Kp de este equilibrio aplicando la expresin sera:

PC PCO2Kp =

P2 CO

Las presiones parciales de las sustancias slidas a T cte, son constantes, por lotanto, la presin parcial del C (s) puede englobarse en la cte de equilibrio Kp resultando:

PCO2Kp = P2 CO

Igualmente la KC sera:

[ CO2 ] [ C ]KC =

[ CO ]2

Como la concentracin de los slidos puros viene a ser la misma por unidad de

volumen equivalente a la densidad, la cual es cte para una T dada, la concentracin delC (s) se puede considerar cte e incluirse en la cte de equilibrio, con lo cual:

[ CO2 ]KC =

[ CO ]2

Por tanto, como regla general aplicable a los equilibrios heterogneos, se puededecir que en las ctes de equilibrio solamente intervienen las sustancias gaseosas.

7.- FACTORES QUE AFECTAN AL EQUILIBRIO. LEY DE LE-CHATELIER

Las variables que rigen a un equilibrio qumico son 3: concentracin de loscomponentes,presin y temperatura.

El equilibrio se puede desplazar variando algunas de esas magnitudes. El sentidohacia el cual se desplaza el equilibrio viene dado por la ley de Le-Chatelier. Esta leydice:

Siempre que en un sistema en equilibrio se modifiquen las condiciones de presin, T o concentracin, el sistema evoluciona en el sentido de restablece lascondiciones iniciales. Ejemplo:

Sea la reaccin: N2 + 3 H2 2 NH3 H = - 24 Kcal

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Leyes de Transformacion