REPÚBLICA DE PANAMÁ MINISTERIO DE EDUCACIÓN

DIRECCIÓN REGIONAL DE CHIRIQUÍ COLEGIO PABLO EMILIO CORSEN

MÓDULO INTERACTIVO DE QUÍMICA

DUODÉCIMO GRADO

PROFESOR FRITZ WATSON

ESTUDIANTE: ___________________________

TEMAS:

1. SÓLIDOS Y LÍQUIDOS

2. EL AGUA

AREA: ENLACE QUÍMICO

OBJETIVO DE APRENDIZAJE:

VINCULA LA ESTRUCTURA, LA NATURALEZA DE LOS ENLACES Y LAS FUERZAS DE INTERACCIÓN CON

LOS ESTADOS DE AGREGACIÓN EN QUE SE PRESENTAN LAS SUSTANCIAS.

INDICADOR DE LOGRO:

SUTENTA DE FORMA ORAL Y ESCRITA EL COMPORTAMIENTO DE LOS LÍQUIDOS Y SÓLIDOS EN

FUNCIÓN DE LA TERORÍA CINÉTICA MOLECULAR

CORREO ELECTRÓNICO fritz@pabloemiliocorsen.com

Líquidos y sólidos

Objetivo: Conocer las características y las propiedades de estos estados de agregación de la materia.

Resumen:

Los líquidos y sólidos presentan propiedades comunes como: la masa, el volumen, color, olor y

sabor. Pero también poseen propiedades que cambian dependiendo de ciertas variables, como, por

ejemplo: la forma, el hielo (agua sólida) posee forma definida, pero al formarse agua líquida (fusión)

la forma del agua ya no está bien definida, toma la forma del recipiente. También la temperatura

puede variar, ya que el hielo está a 0°C mientras que el agua líquida está a una temperatura

ambiente aproximadamente 25°C (esto varía dependiendo del lugar).

Los sólidos tienen moléculas o partículas que están estrechamente unidas, por esta razón tienen

forma y volumen definidos, son incompresibles y no pueden fluir, son rígidos, duros y resistentes.

Los líquidos al tener moléculas o partículas no tan estrechamente unidas, tienen volumen definido,

pero toman la forma del recipiente que los contiene (forma indefinida), son incompresibles, no se

dispersan y tienden a fluir.

Los sólidos pueden ser verdaderos, cuando el arreglo interno de sus átomos tiene una forma regular

y definida; pero también pueden ser amorfos si sus átomos no tienen un arreglo definido.

Los líquidos presentan propiedades como:

Fluidez: capacidad de un líquido de entrar por un agujero que esté a su mismo nivel o a un

nivel más bajo que el nivel del líquido.

Viscosidad: resistencia a fluir, debido a fuerzas internas.

Presión de vapor: presión de un gas que está en equilibrio con su estado líquido, es propia

de cada sustancia.

Cohesión: fuerza de atracción entre moléculas iguales.

Adhesión: fuerza de atracción entre moléculas diferentes.

Tensión superficial: fuerza que se manifiesta en la superficie de un líquido, por medio de la

cual la capa exterior del líquido tiende a contener el volumen de este dentro de una mínima

superficie.

Capilaridad: facilidad que tienen los líquidos para subir

por tubos de diámetros pequeñísimos (capilares) donde la fuerza de cohesión es superada

por la fuerza de adhesión.

Los sólidos presentan propiedades como:

Elasticidad: Un sólido no recupera su forma original cuando es deformado. Un resorte es

un objeto en que podemos observar esta propiedad ya que vuelve a su forma original.

Fragilidad: Un sólido puede romperse en muchos fragmentos (quebradizo).

Dureza: hay sólidos que no pueden ser rayados por otros más blandos. El diamante es un

sólido con dureza elevada.

Alta densidad: Los sólidos tienen densidades relativamente altas debido a la cercanía de

sus moléculas por eso se dice que son más “pesados”

Flotación: Algunos sólidos cumplen con esta propiedad, solo si su densidad es menor a la

del líquido en el cual se coloca.

Inercia: es la dificultad o resistencia que opone un sistema físico o un sistema social a

posibles cambios, en el caso de los sólidos pone resistencia a cambiar su estado de reposo.

Tenacidad: En ciencia de los Materiales la tenacidad es la resistencia que opone un material

a que se propaguen fisuras o grietas.

Maleabilidad: Es la propiedad de la materia, que presentan los cuerpos a ser labrados por

deformación. La maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que

éste se rompa, teniendo en común que no existe ningún método para cuantificarlas.

Ductilidad: La ductilidad se refiere a la propiedad de los sólidos de poder obtener hilos de

ellas.

Cambios de estado

Los cambios de estado se dan con el aumento o disminución de la temperatura. Estos cambios pueden ser

endotérmicos (cuando absorben calor) o exotérmicos (cuando liberan calor).

Entre los cambios de estados tenemos:

1) Condensación: es el cambio de gas a líquido, es el fenómeno inverso a la evaporación y es un cambio

exotérmico. El calor de condensación es la cantidad de calor que se libera para condensar un gramo

de gas a líquido a la temperatura de su punto de ebullición y a presión constante.

2) Evaporación: es el cambio de líquido a gas, es un cambio endotérmico, y ocurre cundo las moléculas

de la superficie de un líquido forman un vapor en el espacio que rodea la superficie del líquido; este

proceso es el inverso de la condensación.

El punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido es igual a la presión

externa que actúa sobre la superficie del líquido. La presión de vapor es la presión ejercida por el

vapor en equilibrio dinámico con su estado líquido, es observada en un recipiente cerrado.

El calor de evaporación es la cantidad de calor necesario para evaporar un gramo de una sustancia

líquida en su punto de ebullición y a presión constante. La presión altera el punto de ebullición de un

líquido; una presión baja disminuye el punto de ebullición y una presión alta lo eleva.

3) Solidificación: también conocido como cristalización o congelación, es el cambio de líquido a sólido,

es el fenómeno inverso a la fusión y es un cambio exotérmico.

El punto de congelación es la temperatura a la cual las partículas de un líquido comienzan a formar

cristales o partículas irregulares de un sólido. Cuando el líquido se enfría, la energía cinética de las

partículas disminuye y en el punto de congelación las partículas de orientan siguiendo un patrón

geométrico definido que es característico de cada sustancia y comienzan a formarse cristales.

4) Fusión: es el cambio de sólido a líquido, es un cambio endotérmico en el que el sólido se calienta y la

energía cinética aumenta ocasionando la separación de los cristales y posterior fusión de los mismos.

El punto de fusión es la temperatura en la que las vibraciones de las partículas alteran el orden de la

estructura cristalina, el sólido pierde su forma definida y pasa al estado líquido.

El calor de fusión es la cantidad de calor necesario para convertir un gramo de una sustancia sólida

al estado líquido a la temperatura de su punto de fusión.

Un incremento de la presión disminuye el punto de fusión del hielo en 0.0075 °C.

5) Sublimación: es la conversión directa de un sólido a gas (vapor) sin pasar por el estado líquido. Es un

cambio endotérmico. Por ejemplo, la naftalina que desaparece.

6) Deposición: es la conversión directa de vapor a sólido, sin pasar por el estado líquido. Es un cambio

exotérmico. Por ejemplo, la formación de granizo o nieve en las nubes.

Tabla #1

LÍQUIDO PUNTO DE EBULLICIÓN

°C

CALOR DE EVAPORACIÓN Ó CONDENSACIÓN

Cal/g J/kg

agua 100 540 2.26 x 106

etanol 78.3 204 8.54 x 105

heptano 98.4 76.5 3.20 x 105

Tetracloruro de carbono 76.7 52.1 2.18 x 105

benceno 80.1 94.1 3.94 x 105

Cloruro de sodio 1465 698 2.92 x 106

Tabla #2

LÍQUIDO PUNTO DE FUSIÓN °C CALOR DE FUSIÓN Ó SOLIDIFICACIÓN

Cal/g J/kg

agua 0 80 3.35 x 105

etanol -117 24.9 1.04 x 105

heptano -91 33.7 1.41 x 105

Tetracloruro de carbono -23 5.09 2.13 x 104

benceno 6 30.1 1.26 x 105

Cloruro de sodio 804 124 5.19 x 105

EJEMPLOS

1) Calcule la cantidad de calor en kcal necesarias para evaporar 28 g de agua líquida a 100°C

28 g H2O * 540 cal / g H2O * 1 kcal / 1000 cal = 15.1 kcal

2) Calcule la cantidad de calor en Joules que se necesitan para evaporar 0.105 mol de agua líquida a

100°C

0.105 mol H2O * 18 g H2O / mol H2O * 1 kg H2O / 100º g H2O * 2.26 x 106 J / kg H2O = 4270 J

3) Calcule la cantidad de calor en KJ que se libera cuando 0.510 mol de benceno líquido se solidifica a

6°C

0.510 mol C6H6 * 78 g C6H6 / mol C6H6 * 1 kg C6H6 / 1000 g C6H6 * 1.26 x 105 J / kg C6H6 = 5.01 J

4) Calcule la cantidad de calor en kcal necesario para evaporar 0.5 mol de etanol líquido a 78.3 °C

0.5 mol C2H6O * 46 g C2H6O/ mol C2H6O * 204 cal /g C2H6O * 1 kcal/ 1000 cal = 4.69 kcal

5) Calcule la cantidad de calor en KJ necesario para evaporar 250 mL de heptano líquido a 98.4 °C. La

densidad del heptano líquido es 0.683 g/mL

250 mL C7H16 * 0.683 g C7H16 /mL C7H16 * 1 kg C7H16 /1000 g C7H16 *3.20 x 105 J/ kg C7H16 * 1KJ/1000

J = 54.64 KJ

6) Calcule el calor en kcal necesario para fundir un cubo de hielo de arista 2 cm a 0°C. la densidad del

hielo es 0.92 g/cm3

Volumen del cubo= 2cm * 2 cm *2cm = 8 cm3

8 cm3 hielo * 0.92 g hielo/ cm3 hielo * 80 cal/ g hielo * 1 kcal /1000 cal = 0.589 k cal

Actividades:

1. Resuelve el taller:

I. Responda correctamente las siguientes preguntas. (10 puntos) 1) ¿Explique la razón por la que los sólidos son mejores conductores de calor y

electricidad? 2) ¿En cuál de los estados condensados de la materia, las moléculas tienen más libertad

de movimiento y que propiedades les confiere esto a los líquidos y sólidos? 3) ¿Explique el concepto de sólido verdadero y sólido amorfo y de ejemplos? 4) ¿Explique cómo las propiedades del agua líquida hacen posible la vida en nuestro

planeta? 5) ¿Explique cómo la maleabilidad y la ductilidad son útiles a nivel industrial y de

ejemplos? II. Ordene los siguientes líquidos, en orden creciente de viscosidad, utilizando los signos de

“menor que” (<). (5puntos) Agua, alcohol, miel aceite, asfalto.

III. Ordene los siguientes sólidos, en orden decreciente de densidad, utilizando los signos de “mayor que” (>). (5 puntos) Hierro, aluminio, oro, plomo, zinc.

IV. Ordene los siguientes sólidos, en orden creciente de dureza, según la escala de mosh, utilizando lo signos de “menor que” (<). (5 puntos) Cobre, diamante, cuarzo, yeso, acero.

V. Complete el siguiente cuadro con esta información: nula, baja, media ó alta. Comparando las propiedades de los líquidos. (10 puntos)

Líquido/propiedad fluidez capilaridad

Agua

aceite

Alcohol

Miel

Asfalto

VI. Complete el siguiente cuadro con esta información: nula, baja, media ó alta. Comparando

las propiedades de los sólidos. (10 puntos)

sólidos/propiedad elasticidad fragilidad

Vidrio

Látex

Hierro

Porcelana

Caucho

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

FORMA (ORDEN, PRESENTACIÓN, NITIDEZ) 5 PUNTOS

FONDO (RESPUESTAS CORRECTAS) 45 PUNTOS

2. Resuelve el taller Resuelva los siguientes problemas de aplicación: (2 puntos cada problema)

1) Calcule la cantidad de calor en kcal que se libera cuando 16 g de vapor de agua se condensan para formar agua

líquida a 100°C.

2) Calcule la cantidad de calor en KJ que se requiere para evaporar 135 g de agua líquida a vapor a 100°C.

3) Calcule la cantidad de calor en KJ que se requiere para evaporar 0.128 moles de agua líquida a vapor a 100 ° C.

4) Calcule la cantidad de calor en KJ que se requiere para evaporar 0.625 moles de tetracloruro de carbono a 76.7

° C.

5) Calcule la cantidad de calor en kcal que se libera cuando 55 g de agua líquida forman hielo a 0°C.

6) Calcule la cantidad de calor en kcal que se requiere para fundir 0.75 moles de hielo a agua líquida a 0°C.

7) Calcule la cantidad de calor en KJ que se requiere para fundir 0.0996 moles de hielo a agua líquida a 0°C.

8) Calcule la cantidad de calor en kcal que se requieren para licuar 0.435 moles de benceno sólido en su punto de

fusión 6°C.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

FORMA (ORDEN, PRESENTACIÓN, NITIDEZ) 4PUNTOS

FONDO (RESPUESTAS CORRECTAS) 16PUNTOS

El agua

Objetivo: Conocer las características y propiedades que hacen del agua un líquido vital.

Resumen: El agua es un compuesto inorgánico formado por dos átomos de Hidrógeno (H) y un átomo de

Oxigeno (O); este compuesto es esencial para la supervivencia de todas las formas de vida conocidas. El

término agua generalmente se refiere a la sustancia en estado líquido, aunque la misma puede hallarse en

estado sólido (hielo) o en estado gaseoso (vapor de agua). El agua es la sustancia más abundante sobre la

tierra, es inodora, incolora e insípida y cubre aproximadamente 71 % de la corteza terrestre, el 96 % del agua

total está en los océanos, 3 % representa a los glaciares y casquetes polares, mientras que los lagos, ríos,

embalses de agua y aguas subterráneas representan el 1 %. Todos los seres vivos necesitan del agua para

realizar sus funciones metabólicas e incluso nuestro cuerpo está compuesto de 60% de agua.

La fórmula química del agua es H2O. Entre las moléculas de agua se establecen uniones llamadas puentes

de Hidrógeno, debido a la formación de dipolos electrostáticos que se originan al situarse un átomo de

Hidrógeno entre dos átomos más electronegativos (oxígeno).

Los ángulos de enlace entre los enlaces covalentes son de 104.5°. Los enlaces por puentes de Hidrógeno

entre las moléculas de agua pura son responsables de la dilatación del agua al solidificarse, su disminución de

densidad aumenta cuando se congela; en estado sólido las moléculas de agua se ordenan en forma tetraédrica

situándose en el centro de cada tetraedro un átomo de Oxígeno y en los vértices 2 átomos de Hidrógeno de

la misma molécula y otros 2 átomos de moléculas que se enlazan electrostáticamente por puentes de

hidrógeno con el oxígeno. La estructura resultante es muy abierta y poco compacta, menos densa que en

estado líquido.

El agua tiene una densidad de 1 g/cm3 cuando está a una temperatura de 4°C, pero al llegar al punto de

congelación 0°C aproximadamente disminuye hasta 0.92 g/cm3; esta característica es especialmente

importante en la naturaleza, ya que hace posible el mantenimiento de la vida en medios acuáticos que están

a bajas temperaturas.

El agua es conocida como solvente universal porque disuelve muchos de los compuestos sólidos, acuosos

y gaseosos conocidos. Al ser un disolvente polar, disuelve bien sustancias iónicas y polares, pero no disuelve

apreciablemente a las sustancias no polares. El agua es inmiscible con disolventes no polares (ácidos y

solventes orgánicos como el hexano) y además puede disolver sustancias salinas hasta disoluciones iónicas.

El agua presenta propiedades como:

1) Cohesión: le permite a las moléculas de agua atraerse entre si para formar gotas y cuerpos de agua.

2) Adhesión hace que las moléculas de agua sean atraídas por otras sustancias y hace que se mantengan

unidas a otras superficies.

3) Tensión superficial: hace que las moléculas de la superficie del líquido se comporten como una

película capaz de alargarse y a la vez ofrecer cierta resistencia a ser penetrada. Esta propiedad le

permite a ciertos objetos muy ligeros flotar en la superficie del agua, aun siendo más densos que

ésta.

4) Capilaridad: le permite al agua ascender por tubos de diámetro muy pequeño, de manera

espontánea.

5) Calor específico: le permite al agua absorber grandes cantidades de calor, el cual rompe los puentes

de hidrógeno, por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. Esta propiedad le permite al agua

ser un buen regulador térmico.

El agua cambia de estado físico debido a variaciones de temperatura, presenta un punto de ebullición a 100°C

y un punto de fusión a 0°C.

El agua presenta un ciclo de transformaciones en la superficie terrestre que comprende la evaporación, la

condensación y luego la precipitación en forma de lluvia, nieve o granizo; éste es el ciclo del agua.

El agua se produce en reacciones como:

La combinación directa de los gases Hidrógeno y Oxígeno en la atmósfera H2 + O2 ----- H2O

Combustión CH4 + O2 ------ CO2 + H2O

Neutralización de ácidos y bases HCl + NaOH -------------- NaCl + H2O

Las reacciones químicas del agua incluyen:

Electrolisis H2O --–corriente eléctrica--- H2 + O2

Reacción con metales alcalinos y alcalinotérreos

Na + H2O ----- NaOH + H2 (reacción violenta)

Mg + H2O ----- Mg(OH)2 + H2

Formación de sales hidratadas (hidratos)

MgSO4 * 7 H2O

NaC2H3O2 * 3 H2O

Existen sustancias eflorescentes, higroscópicas y delicuescentes

Eflorescentes: generalmente hidratos que liberan agua simplemente por exposición a la atmósfera

Ejemplo: CaSO4 * 2 H2O ------- CaSO4 + 2 H2O

Higroscópicas: sustancias que absorben fácilmente agua del aire (humedad)

Ejemplo: azúcar en terrones

Delicuescentes: sustancias higroscópicas que continúan absorbiendo agua del aire en cantidad

suficiente, hasta formar una disolución

Ejemplo el CaCl2 y el NaOH

Las formas más comunes de purificar el agua son:

Cloración: se emplean compuestos clorados para eliminar bacterias, mohos y algas.

Filtración: el agua pasa por filtros de diferente espesor (arena, grava o carbón activado) para eliminar

partículas contaminantes.

Destilación: el agua se lleva al punto de ebullición hasta que se eliminan los microorganismos, luego

se recupera el líquido puro después de la condensación.

Debemos conservar nuestros recursos hídricos de la siguiente manera:

Reforestando la cuenca de nuestros ríos y lagos.

Reduciendo el consumo innecesario de agua potable.

No contaminando nuestras fuentes de agua.

Limpiando nuestros ríos, playas y costas marinas.

Actividades:

1. Elaboración de un tríptico sobre el tema El Agua. El mismo debe tener imágenes y textos resumidos.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

FORMA (ORDEN, PRESENTACIÓN, NITIDEZ) 5PUNTOS

FONDO (IMÁGENES, TEXTOS, USO DE TICS) 20PUNTOS

2. Resuelve los siguientes ejercicios:

Ejercicio De Química

Nombre: _____________________ Grado: _________________ Fecha: ______________

I. Parte. Pareo. Coloque en el espacio de la columna A la letra correspondiente de la columna B.

(10 puntos)

Columna A

____ Presión de un gas que está en equilibrio con su estado líquido.

____Resistencia de un material a que se propaguen fisuras.

____Fuerza de atracción entre moléculas iguales.

____Capacidad de un sólido de recuperar su forma después de ser deformado.

____Resistencia de un líquido a fluir.

____Capacidad de un sólido de formar hilos o alambres.

____Resistencia de un sólido a ser rayado.

____Capacidad de un líquido de subir por tubos de diámetro pequeñísimo.

____Capacidad de un sólido de formar láminas delgadas.

____Fuerza de atracción entre moléculas diferentes.

II. Haga un dibujo que muestre la organización y distribución de las partículas de los sólidos y de

los líquidos y diga cómo afecta esto las siguientes propiedades en ambos estados físicos de la

materia: forma, volumen, conductividad térmica y eléctrica, dureza y fluidez. (10 puntos)

Ejercicio de Química

Nombre: _______________________ Grado: _________________ Fecha: _________________

I Parte. Llene los espacios con la respuesta correcta: (valor 20 puntos)

1) Mencione los estados físicos del agua: ________________________, _________________________y _____________________

2) Uniones electrostáticas entre las moléculas de agua: __________________________

3) Valor de la densidad del agua líquida: ____________________

4) Valor de la densidad del hielo: _________________

5) Forma en la que se ordenan las moléculas de agua en estado sólido: ________________________

6) Mencione 3 propiedades del agua: _______________________, ______________________, _____________________

7) Fórmula química del agua: ____________________

8) Valor del ángulo de enlace en la molécula de agua: ________________

9) Mencione 3 reacciones químicas del agua: _______________________, _________________________, _________________________

10) Sustancia que absorbe fácilmente agua del aire: __________________________

11) Sustancias que continúan absorbiendo agua del aire hasta disolverse: ________________________

12) Mencione 3 formas de purificar el agua: ________________________, ____________________________, ____________________________

Columna B

A. Maleabilidad

B. Ductilidad

C. Cohesión

D. Elasticidad

E. viscosidad

F. tenacidad

G. capilaridad

H. adhesión

I. dureza

J. presión de vapor