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Universidad Nacional Instituto Tecnológico de Costa Rica Universidad Estatal a Distancia Universidad de Costa Rica Universidad Técnica Nacional Laboratorio Nacional de Nanotecnología Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas Ministerio de Ciencia, Tecnología y Telecomunicaciones Ministerio de Educación Pública

XX OLIMPIADA COSTARRICENSE DE QUÍMICA

TEMARIO Y OBJETIVOS 2020 CATEGORÍA INTERMEDIA

Inscripción abierta a partir del 01 de marzo desde nuestro sitio web. http://www.olimpiadaquimica.una.ac.cr/

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XX OLIMPIADA COSTARRICENSE DE QUÍMICA, OLCOQUIM-2020 OBJETIVOS CATEGORÍA INTERMEDIA

Fechas importantes 2020: Examen eliminatorio miércoles 24 de junio. En sedes regionales, todas las categorías. Examen teórico final: viernes 21 de agosto, Sedes Regionales Centros Universitarios UNED. Aplica para todas las categorías, solo pueden asistir estudiantes debidamente clasificados a esta etapa. Examen de laboratorio: viernes 02 de octubre. Lugar Universidad Técnica Nacional UTN Alajuela NO aplica en categoría intermedia. Acto de clausura y premiación: viernes 23 de octubre. Auditorio Clodomiro Picado, Universidad Nacional, Heredia. Exclusivo para estudiantes finalistas, profesores y personal administrativo de instituciones con estudiantes finalistas.

TEMARIO Y OBJETIVOS 2020

CATEGORÍA INTERMEDIA

Revisión de temario a cargo de: Oscar Barahona Aguilar, enero 2020. Los criterios de este documento fueron aprobados por el Comité Organizador de la Olimpiada Costarricense de Química en la Sesión 02-2020 celebrada el 14 de febrero del 2020 en Sala de Proyecciones, Biblioteca Joaquín García Monge, Laboratorio Nacional de Nanotecnología. Para mayor información: MSc. Oscar Barahona Aguilar, Escuela de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad Estatal a Distancia. obarahona@uned.ac.cr Dr. Manuel Sandoval Barrantes, Escuela de Química, Universidad Nacional. Correo-e: manuel.sandoval.barrantes@una.ac.cr Sitio web: http://www.olimpiadaquimica.una.ac.cr/ Facebook https://www.facebook.com/olimpiadaquimicacr?ref=hl

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CRITERIOS PARA DISEÑO DE EXAMENES

OLCOQUIM, 2020

Los exámenes de OLCOQUIM 2020 pretenden hacer una evaluación representativa de los temas que se muestran en este documento. El Comité científico realizará una distribución de puntajes, diseño de prueba, validación de preguntas y revisión final del documento para realizar el examen eliminatorio y el examen final. Por motivos de sana competencia, los exámenes y su diseño se guardarán con suma confidencialidad hasta el día de su aplicación.

TEMAS A EVALUAR EN LA ETAPA ELIMINATORIA: 24 de junio, 2020

CATEGORÍA INTERMEDIA I unidad. Introducción al campo de estudio de la química II. Unidad. Propiedades físicas y químicas. III. Unidad. Sustancias químicas Se excluye la IV Unidad de Reacciones Químicas.

TEMAS A EVALUAR EN LA ETAPA TEÓRICA FINAL: 21 de agosto, 2020 CATEGORÍA INTERMEDIA

Se evalúan todas las unidades: I unidad. Introducción al campo de estudio de la química II. Unidad. Propiedades físicas y químicas. III. Unidad. Sustancias químicas IV. Unidad. Reacciones químicas

En esta categoría NO hay prueba de laboratorio.

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OLIMPIADA COSTARRICENSE DE QUÍMICA, 2020

OBJETIVOS CATEGORÍA INTERMEDIA

I UNIDAD INTRODUCCIÓN AL CAMPO DE ESTUDIO DE LA QUÍMICA

Objetivos Generales: 1. Conocer el campo de estudio de la química y sus aplicaciones en el mejoramiento

de la calidad de vida. 2. Conocer el sistema métrico de medidas y la aplicación en la resolución de

problemas. 3. Utilizar las notaciones exponencial y científica en la realización de cálculos

matemáticos. TEMA 1. QUÍMICA COMO CIENCIA. 1. Definir el concepto de química. 2. Diferenciar el campo de estudio de la química de otras ciencias naturales 3. Caracterizar e identificar en situaciones reales o hipotéticas las principales áreas

de estudio de la química: fisicoquímica, bioquímica, química orgánica, química inorgánica, química analítica (cualitativa y cuantitativa), química nuclear, química ambiental (suelo, agua y atmósfera), química verde, química de polímeros, química cuántica .

4. Analizar la relación entre la materia y la energía como parte del estudio de la química.

5. Mencionar algunos de los principales aportes de la química para el desarrollo científico, tecnológico y social.

6. Identificar algunos de los beneficios para la humanidad, logrados a partir de la obtención y uso de los productos químicos en nuestra vida cotidiana.

7. Analizar la importancia del manejo adecuado de los desechos químicos, así como de sus consecuencias directas o indirectas en el medio ambiente, y poder relacionarlo con conceptos de reciclar, reutilizar, recuperar, reducir.

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TEMA 2. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES 1. Identificar las unidades del Sistema Internacional de Unidades (SI): longitud,

masa, carga eléctrica, energía, fuerza, presión, intensidad de luz, intensidad de corriente, tiempo, peso, volumen densidad, temperatura y cantidad de sustancia.

2. Conocer las unidades de medición alternas: onza, atmósfera, pulgada, pie, galones, hectárea, bar, litro, ångström (Å), libra, tonelada, minutos, horas, días, año luz, grado Celsius, grado Fahrenheit.

3. Realizar conversiones entre las unidades de medición del SI y las unidades alternas mencionadas en este programa.

4. Analizar el uso de notación exponencial y notación científica. Resolver problemas de conversiones.

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II. UNIDAD. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS.

Objetivos Generales: 1. Conocer las propiedades de la materia y algunas de sus aplicaciones en la

industria y la vida cotidiana. 2. Conocer los estados de la materia, para valorar su importancia en relación con los

seres vivos y el ambiente. 3. Analizar la clasificación de la materia, según sus características y definir su

importancia en la composición de los seres vivos y su entorno. 4. Conocer algunos métodos de separación de los componentes de las mezclas para

explicar su importancia. 5. Interpretar representaciones gráficas de resultados experimentales o hipotéticos

asociados las propiedades físicas y químicas. TEMA 1. PROPIEDADES DE LA MATERIA.

1. Reconocer la masa como la propiedad fundamental de la materia. 2. Definir y caracterizar los conceptos de propiedad física y de propiedad química. 3. Diferenciar si una propiedad es física o química a partir de las características

que se le brinden. 4. Identificar en situaciones reales o hipotéticas propiedades físicas o químicas. 5. Explicar el concepto de propiedades físicas tales como: peso, densidad,

volumen, solubilidad, volatilidad, longitud, color, olor, sabor, conductividad térmica y eléctrica, puntos de fusión y ebullición

6. Reconocer el estado de agregación de cada sustancia como una propiedad física.

7. Explicar el concepto de propiedades químicas tales como: inflamabilidad, toxicidad, capacidad de oxidación y reducción, polimerización, alcalinidad, corrosividad, potencial de ionización, cristalización, descomposición térmica y reactividad química en general.

8. Aplicar las propiedades físicas y químicas que tiene la materia en situaciones de la vida cotidiana.

9. Explicar el concepto de propiedades intensivas y extensivas y citar ejemplos de cada una de ellas.

10. Identificar y diferenciar las propiedades intensivas de las extensivas en situaciones reales o hipotéticas.

11. Diferenciar los conceptos de propiedad física o química y cambio físico o químico.

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TEMA 2. ESTADOS DE LA MATERIA. 1. Identificar y caracterizar desde el punto de vista microscópico las

características de cada uno de los estados básicos de la materia (sólido, líquido y gaseoso)

2. Explicar la relación entre los estados energéticos de las partículas y el estado de agregación en que se encuentre la materia.

3. Analizar las características macroscópicas presentes en cada uno de los estados de la materia.

4. Reconocer el plasma como estado de la materia y mencionar las aplicaciones de este.

5. Identificar los procesos que promueven los cambios de estado entre sólido, líquido y gas.

6. Determinar el cambio de estado que ocurre a partir de situaciones reales o hipotéticas.

7. Diferenciar desde el punto de vista energético, si al ocurrir un cambio de estado, el proceso es endotérmico o exotérmico.

8. Identificar y diferenciar cada uno de los procesos que ocurren en el ciclo hidrológico.

9. Analizar la importancia del ciclo hidrológico para el desarrollo de la vida en nuestro planeta.

10. Analizar la importancia para el uso humano de la purificación del agua en forma natural y artificial.

11. Analizar el efecto de la transferencia térmica durante el proceso de un cambio de estado.

12. Conocer el estado de los elementos químicos con los estados de la materia en estados estándar de temperatura y presión normal TPN (25 0C y 1 atm)

13. Interpretar el efecto de la presión asociado al cambio de estado de las sustancias, puntos de fusión y ebullición.

TEMA 3. LA MATERIA Y SUS CARACTERÍSTICAS. 1. Explicar los conceptos de sustancias puras y mezclas. 2. Clasificar la materia en sustancias puras y mezclas. 3. Determinar las características fundamentales de las sustancias puras y las

mezclas. 4. Identificar y diferenciar a partir de ejemplos dados, las sustancias según sean

sustancias puras o mezclas. 5. Determina e identifica características de las sustancias puras en elementos y

compuestos. 6. Explicar los conceptos de las mezclas homogéneas y heterogéneas. 7. Diferenciar las mezclas en homogéneas y heterogéneas. 8. Determinar las características fundamentales de las mezclas homogéneas y

heterogéneas.

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9. Identificar y diferenciar a partir de ejemplos dados, las mezclas según sean homogéneas o heterogéneas.

10. Explicar el concepto de disolución. 11. Explicar las características básicas de las disoluciones (mezclas homogéneas). 12. Distinguir cada uno de los componentes de las disoluciones. 13. Citar los estados de agregación en que se encuentran las disoluciones, así como

ejemplos de cada uno de estos estados. 14. Valorar la importancia de las disoluciones para el ser humano y los demás seres

vivos. 15. Explicar el concepto de solubilidad y utilizar los valores estándares de

solubilidad para la resolución de situaciones hipotéticas. 16. Analizar la influencia de factores como la temperatura, naturaleza de las

sustancias (soluto y disolvente) y presión en la solubilidad de un soluto en un disolvente.

17. Analizar los factores que afectan la velocidad de disolución del soluto en un disolvente y los factores que afectan la “solubilidad”.

18. Analizar la solubilidad de gases en líquidos y los factores que influyen en ella. 19. Analizar los diferentes tipos de disoluciones de acuerdo a la cantidad de soluto

(insaturada, saturada, y sobresaturada) o el estado de agregación en que se encuentran (sólidas, líquidas o gaseosas), así como sus propiedades físicas.

20. Inferir a partir de la información dada, el tipo de disolución. 21. Analizar el concepto de coloide y las fases que lo componen. 22. Caracterizar las micelas como los componentes fundamentales de los coloides 23. Caracterizar cada uno de los componentes de un coloide. 24. Clasificar e identificar los diferentes tipos de coloides (espumas, aerosoles,

emulsiones, geles) 25. Explicar las propiedades de un coloide: ópticas (efecto Tyndall y radiación

electromagnética), cinéticas (movimiento Browniano, difusión y sedimentación), espacial (absorción) y eléctricas (potencial y capa eléctrica).

26. Analizar la importancia de los diferentes tipos de coloides, en la vida cotidiana y en la industria

TEMA 4. MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE UNA MEZCLA.

1. Inferir que en la naturaleza, las sustancias generalmente se encuentran en estado de mezclas y no en forma pura.

2. Reconocer que los métodos de separación de las mezclas dependen del tipo de mezcla y de las propiedades físicas de sus componentes.

3. Identificar los principales métodos de separación de mezclas (procedimientos, 4. instrumentos que se utilizan, cristalería, montaje de sistemas): decantación,

filtración, evaporación, destilación y cromatografía (tipos). 5. Reconocer la aplicación de cada una de las técnicas de separación física de

mezclas, tanto para uso cotidiano como en la industria. 6. Explicar la técnica de decantación y su utilización. 7. Explicar la técnica de filtración y su utilización.

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8. Explicar la técnica de evaporación y su utilización. 9. Explicar en qué consiste el proceso de destilación y bajo que tipo de

circunstancias se emplea. 10. Comentar las ventajas de la destilación (simple y fraccionada) para separar

líquidos miscibles. 11. Explicar en qué consiste la cromatografía y sus tipos, así como su utilización. 12. Diferenciar entre la cromatografía de papel y de capa fina; y el uso de cada una

de ellas. 13. Reconocer el tipo de mezclas que se pueden separar por medio de

cromatografía. 14. Comparar los diferentes tipos de técnicas de separación de mezclas. 15. Explicar las ventajas y desventajas que posee cada una de estas técnicas de

separación para separar diferentes tipos de mezclas

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III. UNIDAD. SUSTANCIAS QUÍMICAS

Objetivos Generales: 1. Conocer las características de los elementos químicos, para comprender su

importancia como sustancias puras que participan en los diversos procesos químicos que ocurren en la naturaleza y en la industria.

2. Conocer el átomo como componente fundamental de la materia para comprender su estructura y la importancia en la composición del universo.

3. Conocer las características y las aplicaciones de los principales elementos químicos radiactivos, en los diferentes campos de la actividad humana; evaluar las ventajas y desventajas de su impacto en el ser humano y el ambiente.

4. Conocer las características de los compuestos químicos comunes y comprender su importancia, en la composición de diversos productos que forman la naturaleza o se elaboran en la industria.

TEMA 1. ELEMENTOS QUÍMICOS.

1. Definir el concepto de elemento químico 2. Reconocer los elementos químicos como parte de las sustancias puras. 3. Reconocer que existen elementos químicos de origen artificial y natural. 4. Reconocer los elementos químicos como las sustancias básicas sobre las cuales

se ha formado el universo. 5. Identificar el símbolo y la valencia de cada uno de los elementos químicos de

uso más común. Anexo 1. 6. Determinar el estado de oxidación de un elemento en su forma elemental,

formando parte de un compuesto o un ión (poliatómico o simple) Calcular el número de oxidación de un elemento en un compuesto o en un ión.

7. Clasificar los elementos de la tabla periódica en metales y no metales. 8. Caracterizar los metales, y no metales por sus propiedades físicas. 9. Explicar las propiedades y características, de los metales en función de su

enlace. 10. Explicar las características más comunes de los metaloides. 11. Identificar las familias y los periodos de elementos, según la tabla periódica. 12. Identificar en términos generales las características que presentan los

diferentes grupos de elementos representativos 13. Diferenciar las características generales que identifican a los diferentes bloques

en que se agrupan los elementos en la tabla periódica: lantánidos (tierras raras), transición y representativos.

14. Inferir las propiedades periódicas (carácter metálico, tamaño atómico e iónico, distribución electrónica) que presenta cada elemento según el grupo en el cual está ubicado.

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TEMA 2. EL ÁTOMO. 1. Reconocer el átomo como partícula fundamental de todos los elementos. 2. Diferenciar cada una de las partículas subatómicas por medio de sus

características. 3. Comprender los conceptos de número atómico y número másico. 4. Determinar el número másico y el número atómico a partir de cantidades de

partículas subatómicas dadas. 5. Calcular el número de protones, electrones y neutrones de una especie química

cualquiera a partir de su número atómico y su número másico. 6. Explicar el concepto de isótopo y sus aplicaciones. 7. Identificar cuando una especie química es un isótopo a partir de su número

atómico y su número másico. 8. Realizar cálculos relacionados con la masa atómica promedio de un elemento y

los porcentajes de abundancia de cada isótopo. 9. Interpretar el concepto de masa atómica promedio. 10. Reconocer que los átomos de un elemento se encuentran en estado neutro. 11. Definir el concepto de ion y sus efectos en los átomos. 12. Diferenciar los conceptos de aniones y cationes 13. Analizar y diferenciar cada uno de los modelos atómicos propuestos por

Demócrito, Dalton, Thompson, Heinsberg, De Broglie, Planck, Rutherford, Bohr y Schrödinger. (Desde los griegos hasta la mecánica cuántica actual)

14. Analizar el aporte de cada uno de estos modelos en la teoría mecánica cuántica (modelo actual del átomo).

15. Identificar los orbitales s, p, d y f , como base para describir el átomo. 16. Describir y analizar el principio Aufbau o de construcción progresiva, principio

de exclusión de Pauli y la regla de Hund. 17. Realizar configuraciones electrónicas de elementos representativos neutros y

con carga. 18. Relacionar las configuraciones electrónicas con los estados de oxidación de los

elementos representativos y de transición. TEMA 3. ELEMENTOS QUÍMICOS RADIOACTIVOS 1. Definir el concepto de radioactividad y su relación con la energía. 2. Identificar y enumerar elementos considerados radiactivos. 3. Identificar los tres tipos básicos de radiación: , y electromagnética (

principalmente). 4. Caracterizar aquellos procesos de emisión de partículas radiactivas por

alteración de la especie química que realiza la emisión. (cambios en el número atómico y másico)

5. Escribir las ecuaciones nucleares balanceadas en las que existe degradación por emisión de positrones o por captura de electrones.

6. Identificar el tipo de partículas que intervienen en cada una de estas radiaciones.

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7. Explicar el concepto de vida media. Utilizar el valor de vida media para resolver problemas que comprenden la degradación de un isótopo durante un período de tiempo.

8. Explicar el concepto de radiación de fondo: artificial y natural (radiación cósmica)

9. Definir y explicar en qué consisten los procesos de fisión y fusión nuclear 10. Explicar en términos generales el uso del reactor nuclear y de los aceleradores

de partículas 11. Comprender los perjuicios para la humanidad y el medio ambiente, que

producen los reactores nucleares. 12. Comprender el uso de un acelerador de partículas (Ciclotrón) 13. Identificar algunos instrumentos empleados en la medición de radiaciones. 14. Analizar algunos efectos biológicos causados por la exposición directa a la

radiación. 15. Valorar la utilidad e importancia de los radioisótopos para el ser humano.

TEMA 4. ENLACE QUÍMICO Y FUERZAS INTERMOLECULARES

1. Construir las estructuras de Lewis de algunos elementos y compuestos de los elementos representativos y para iones, realizando los cálculos que demuestran las estructuras obtenidas.*

2. Calcular la carga formal de los átomos para justificar la estabilidad de una estructura de Lewis con el menor número de cargas formales.

3. Utilizar las estructuras de Lewis aplicar el concepto de resonancia * No olvide que existen excepciones a la regla del octeto. 4. Definir el concepto de fuerzas intermoleculares 5. Caracterizar los siguientes tipos de interacciones moleculares e iónicas:

a) Fuerzas iónicas b) Fuerzas ión – dipolo c) Fuerzas dipolo – dipolo (entre dipolos permanentes) d) Puentes de hidrógeno

6. Caracterizar las fuerzas de dispersión de London como:

a) dipolo permanente – dipolo inducido b) dipolo instantáneo – dipolo instantáneo c) dipolo instantáneo y dipolo inducido

TEMA 5. COMPUESTOS QUÍMICOS Y SU IMPORTANCIA.

1. Definir el concepto de compuesto químico desde el marco de las sustancias puras.

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2. Explicar las leyes de conservación de la masa, proporciones múltiples y proporciones definidas vinculándolas a la formación de compuestos

3. Reconocer que la separación de los compuestos químicos se lleva a cabo por medio de métodos químicos.

4. Reconocer la molécula como la estructura básica de los compuestos químicos 5. Diferenciar moléculas que están formadas por átomos iguales y por átomos

diferentes. 6. Clasificar las moléculas como diatómicas, triatómicas, etc, según el tipo y

número de átomos que las constituyan, 7. Clasificar los compuestos químicos como: binarios, ternarios y cuaternarios

según tipo y el número de elementos que los constituyan. 8. Clasificar los compuestos químicos en: sales (binarias, ternarias, cuaternarias),

óxidos (metálicos y no metálicos), hidróxidos (bases o álcalis), ácidos (hidrácidos y oxácidos), hidruros e hidratos

9. Identificar y nombrar los oxianiones (radicales compuestos) más conocidos y sus valencias, que están presentes en los compuestos ternarios y cuaternarios. Anexo 2.

10. Asignar nombre al compuesto binario, ternario y cuaternario según las especificaciones de la IUPAC.

11. Caracterizar los ácidos y bases según sus propiedades físicas y químicas 12. Explicar las características que se presentan en los hidratos: eflorescencia,

higroscopía, y delicuescencia.

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IV. UNIDAD. REACCIONES QUÍMICAS.

Esta unidad se evalúa solo en el examen final. Modificado por el Comité Organizador en la Sesión 02-2020 Celebrada 14 febrero 2020 Lanotec - Cenat .

Objetivo General:

1. Analizar las características y aplicaciones de las reacciones químicas y relacionarlas con diversos procesos bioquímicos e industriales.

2. Conocer los principios fundamentales de la estequiometría de las reacciones químicas-

TEMA 1. REACCIONES QUÍMICAS.

1. Comprender que un cambio químico es una reacción química 2. Identificar aquellas manifestaciones y procesos que implican un cambio

químico 3. Explicar el enunciado de la ley de conservación de la materia 4. Diferenciar una ecuación de una reacción química. 5. Diferenciar una ecuación química por su carácter térmico en endotérmicas y

exotérmicas. 6. Balancear por el método de tanteo y error los diferentes tipos de ecuaciones

químicas, de acuerdo a la ley de conservación de masa y energía. 7. Identificar los términos y símbolos que se utilizan en la escritura de las

ecuaciones químicas. 8. Clasificar reacciones químicas de acuerdo al criterio tradicional en:

composición, descomposición, desplazamiento simple y doble desplazamiento. 9. Clasificar las reacciones químicas según el criterio moderno de clasificación:

Redox, ácido/base, precipitación, neutralización, combustión (no se incluyen complejos)

10. Conocer las reglas de solubilidad, asociadas en las reacciones de precipitación de iones en disoluciones acuosas.

11. Determinar la ecuación iónica y ecuación iónica neta en reacciones de precipitación.

12. Determinar el número de oxidación de un elemento en estado natural, ionizado o formando parte un compuesto o ion poliatómico.

13. Explicar los conceptos de agente oxidante y agente reductor 14. Determinar el número de electrones cedidos o ganados por un elemento en una

reacción redox TEMA 2. ESTEQUIOMETRÍA.

1. Definir el concepto de masa molar 2. Diferenciar el concepto de masa molar, peso fórmula y peso molecular.

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3. Determinar la masa molecular (u.m.a.) y masa molar (gramos/mol) de los compuestos asignados.

4. Explicar el concepto de mol y número de Avogadro 5. Calcular para una sustancia determinada el número de moles, gramos o

partículas a partir de una cantidad dada de unidades (moles, gramos ó partículas).

6. Realizar cálculos que combinen cantidad de masa, número de moles y partículas a partir de la estequiometría de la reacción y de la cantidad de reactivos presentes.

7. Resolver problemas estequiométricos que combinen: cantidad de masa, número de moles y partículas

8. Determinar mediante cálculos el reactivo limitante de una reacción química. 9. Calcular el rendimiento teórico de los productos de una reacción química a

partir de cantidades dadas de reactivos. 10. Diferenciar entre rendimiento teórico y rendimiento real (práctico-

experimental) 11. Determinar mediante cálculos el porcentaje de error y de rendimiento que hay

en una reacción a partir del rendimiento experimental o teórico

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ANEXO 1

NOMBRE Y SÍMBOLO DE ALGUNOS ELEMENTOS QUÍMICOS

NOMBRE SÍMBOLO NOMBRE SÍMBOLO Actinio Ac Lantano La

Aluminio Al Litio Li Antimonio Sb Magnesio Mg

Argón Ar Manganeso Mn Arsénico As Mercurio Hg

Astato At Molibdeno Mo Azufre S Neón Ne Bario Ba Níquel Ni

Berilio Be Nitrógeno N Bismuto Bi Oro Au

Boro B Osmio Os Bromo Br Oxígeno O Cadmio Cd Paladio Pd Calcio Ca Polonio Po

Carbono C Potasio K Cesio Cs Plata Ag

Circonio Zr Platino Pt Cobalto Co Plomo Pb Cobre Cu Plutonio Pu Cloro Cl Radio Ra

Cromo Cr Radón Rn Escandio Sc Rubidio Rb

Estaño Sn Selenio Se Estroncio Sr Silicio Si Fósforo P Sodio Na

Flúor F Tecnecio Tc Francio Fr Telurio Te

Galio Ga Titanio Ti Germanio Ge Talio Tl

Helio He Tantalio Ta Hidrógeno H Vanadio V

Hierro Fe Uranio U Indio In Wolframio (Tungsteno) W Iridio Ir Xenón Xe Itrio Y Yodo I

Kriptón Kr Zinc Zn

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ANEXO 2

NOMBRE Y FÓRMULA DE ALGUNOS IONES

NOMBRE SÍMBOLO

NOMBRE SÍMBOLO

Amonio NH4+ Hidruro H- Acetato CH3COO- Hipoclorito ClO-

Arseniato AsO4-3 Hipobromito BrO- Arseniuro As-3 Hipoyodito IO-

Azida N3- Isotiocianato NCS- Bicarbonato HCO3- Molibdato MoO4-2

Bisulfato Hidrógeno sulfato

Sulfato ácido HSO4-

Nitrato NO3-

Bisulfito Hidrógeno sulfito

Sulfito ácido HSO3-

Nitrito NO2-

Borato BO3-3 Nitruro N-3 Bromato BrO3- Oxalato C2O4-2 Bromito BrO2- Perclorato ClO4- Bromuro Br- Perbromato BrO4-

Carbonato CO3-2 Peryodato IO4- Carburo C2-2 Permanganato MnO4- Cianato OCN- Peróxido O2-2 Cianuro CN- Selenato SeO4-2 Clorato ClO3- Selenito SeO3-2 Clorito ClO3- Selenuro Se-2 Cloruro Cl- Sulfato SO4-2 Cromato CrO4-2 Sulfito SO3-2

Dicromato Cr2O7-2 Sulfuro S-2 Fosfato PO4-3 Telururo Te-2

Fosfato ácido Hidrógeno fosfato

HPO4-2 Tiocianato

SCN-

Fosfato diácido dihidrógeno fosfato

H2PO4- Tiosulfato

S2O3-2

Fosfito PO3-3 Tetrationato S4O6-2 Fosfuro P-3 Yodato IO3-

Fluoruro F- Yodito IO2- Hidróxido OH- Yoduro I-

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XVIII OLIMPIADA COSTARRICENSE DE QUÍMICA TEMARIO CATEGORÍA INTERMEDIA, 2020

I UNIDAD

INTRODUCCIÓN AL CAMPO DE ESTUDIO DE LA QUÍMICA TEMA 1. INTRODUCION A LA QUÍMICA.

1. Concepto de química y su campo de estudio 2. Contexto de la química dentro de las ciencias naturales. Relación con otras

disciplinas 3. Ramas de estudio de la química: fisicoquímica, inorgánica, analítica

(cualitativa y cuantitativa), orgánica y bioquímica. 4. La materia y energía como parte del estudio de la química 5. Aportes tecnológicos y sociales de la química al ser humano. 6. Impacto (positivo y negativo) de los productos químicos en la calidad de vida

del ser humano. 7. Consecuencias ambientales de los desechos químicos.

TEMA 2. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

1. Unidades del Sistema Internacional de Unidades (SI): longitud, masa, carga eléctrica, energía, fuerza, presión, intensidad de luz, intensidad de corriente, tiempo, peso, volumen densidad, temperatura y cantidad de sustancia.

2. Unidades de medición alternas: onza, atmósfera, pulgada, pie, galones, hectárea, bar, litro, ångström (Å), libra, tonelada, minutos, horas, días, año luz, grado Celsius, grado Fahrenheit.

3. Conversiones entre las unidades de medición del SI y las unidades alternas mencionadas en este programa.

4. Uso de notación exponencial y notación científica. Resolver problemas de conversiones.

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II. UNIDAD. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LA MATERIA.

TEMA 1. PROPIEDADES DE LA MATERIA

1. Propiedades físicas y químicas de la materia. 2. Propiedades intensivas y extensivas. 3. Cambios físicos y químicos.

TEMA 2. ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA.

1. Estados básicos de la materia: sólido, líquido y gas. 2. Propiedades de los estados básicos de agregación de la materia. 3. Estados de agregación, estructura microscópica, energía cinética y potencial. 4. El plasma. Propiedades y estructura microscópica. 5. Aplicaciones del plasma. 6. Cambios de estado de la materia 7. Energía involucrada en los cambios de estado (exotérmico y endotérmico). 8. Cambios de estado presentes en la vida cotidiana. 9. Efectos de la presión y calor en los estados de agregación y sus cambios. 10. Ciclo Hidrológico: procesos del mismo, importancia para el ser humano.

TEMA 3. LA MATERIA Y SUS CARACTERÍSTICAS.

1. Clasificación de la materia en sustancias puras y mezclas, según sus características.

2. Tipos de sustancias puras: elementos y compuestos. 3. Tipos de mezclas: homogéneas y heterogéneas. Disoluciones, coloides y

mezclas groseras. 4. Elementos y compuestos. Características y diferencias. 5. Propiedades básicas de las disoluciones o mezclas homogéneas. 6. Componentes de las disoluciones. 7. Estados de agregación en los que se presentan las disoluciones: sólido, líquido

y gas. 8. Importancia de las disoluciones para los seres vivos y el desarrollo de la vida. 9. Concepto de solubilidad. 10. Factores que afectan el proceso de disolución 11. Factores que afectan la velocidad de disolución. 12. Solubilidad de gases en líquidos 13. Tipos de disoluciones según cantidad de soluto (insaturada, saturada, y

sobresaturada) y según estado de agregación (sólidas, líquidas y gaseosas) 14. Propiedades de las disoluciones: insaturadas, saturadas, o sobresaturadas. 15. Coloides y las fases que los componen. 16. Tamaño de las partículas de los coloides. 17. Componentes de los coloides

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18. Clasificación de los coloides. Coloides de uso cotidiano: geles, alimentos, etc. 19. Tipos de suspensiones coloidales. Ejemplos. 20. Propiedades de los coloides: ópticas (efecto Tyndall y radiación

electromagnética), cinéticas (movimiento Browniano, difusión y sedimentación), espacial (absorción) y eléctricas (potencial y capa eléctrica).

21. Importancia de los coloides en la vida cotidiana y en la industria. TEMA 4. MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE LAS MEZCLAS.

1. Métodos físicos de separación de mezclas: filtración, decantación, evaporación, destilación, extracción y cromatografía.

2. Uso e importancia de cada una de estas técnicas de separación en la vida cotidiana.

3. Aplicación de estas técnicas para separar mezclas complejas. 4. Uso e importancia industrial de técnicas como la evaporación, destilación y

cromatografía.

III. UNIDAD. SUSTANCIAS PURAS

TEMA 1. ELEMENTOS QUÍMICOS

1. Los elementos químicos y los compuestos como sustancias puras. 2. Los elementos químicos como las sustancias fundamentales sobre las cuales

se ha formado el universo. 3. Elementos químicos de origen artificial y de origen natural. 4. Símbolo y estados de oxidación de los elementos más comunes y sus iones. 5. Estado de oxidación de elementos en su forma natural, y cuando forman parte

de un ión o un compuesto neutro. 6. Tipos de elementos: metales y no metales. Características de cada uno de

estos. 7. Estructura de los metales en función del enlace metálico. Propiedades y

características. 8. Metaloides: características, usos más comunes. 9. Grupos de los elementos representativos. (De 1-A a 8-A) 10. Propiedades y características de elementos representativos 11. Propiedades y características generales de los bloques de los elementos:

representativos, de transición y tierras raras. TEMA 2. EL ÁTOMO.

1. El átomo como partícula fundamental de todos los elementos químicos. 2. Partículas subatómicas: nombre, características y ubicación en el átomo. 3. Modelos atómicos propuestos por: Demócrito, Dalton, Thompson, Rutherford,

Bohr, Planck, Heinsberg, De Broglie, y Schrödinger.

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4. Números cuánticos y su relación con la estructura electrónica: reconocimiento de los orbitales s, p, d y f , como base para describir el átomo.

5. Principio Aufbau o de construcción progresiva, principio de exclusión de Pauli y la regla de Hund.

6. Número atómico y número másico. 7. Isótopos: concepto, características. 8. Masa atómica promedio. 9. Iones: aniones y cationes. 10. Configuración electrónica de los elementos neutros y con carga.

TEMA 3. ELEMENTOS QUÍMICOS RADIACTIVOS

1. Concepto de radiación. 2. Elementos radiactivos naturales y artificiales (transuránicos). 3. Tipos básicos de radiación: , y . 4. Cambio que sufre un elemento cuando emite una partícula , ó . 5. Concepto de radiación de fondo (radiación cósmica) 6. Procesos de fisión y fusión nuclear. 7. Uso e importancia de la energía atómica para beneficio de la humanidad. 8. Reactor nuclear y acelerador de partículas, conceptos y usos 9. Riesgos de los aceleradores de partículas y los reactores nucleares. 10. Beneficios y perjuicios que puede traer la energía nuclear a la humanidad. 11. Instrumentos empleados en la medición de radiaciones. 12. Efectos biológicos causados por la exposición directa a la radiación. 13. Utilidad de los radioisótopos para el ser humano.

TEMA 4. ENLACE QUÍMICO Y FUERZAS INTERMOLECULARES

1. Estructuras de Lewis de algunos compuestos de los elementos representativos y para iones, realizando los cálculos que demuestran las estructuras obtenidas. Justificar con este método, la existencia de enlaces dobles o triples.

2. Excepciones a la regla del octeto en la realización de estructuras de Lewis. 3. Concepto y aplicación de carga formal y de la estabilidad de una estructura de

Lewis con el menor número de cargas formales. 4. Concepto de resonancia. 5. Ejemplos de resonancia, construcción de estructuras de Lewis resonantes. 6. Concepto de fuerzas intermoleculares 7. Tipos de interacciones moleculares e iónicas:

a) Fuerzas iónicas a) Fuerzas ión – dipolo b) Fuerzas dipolo – dipolo (entre dipolos permanentes) c) Puentes de hidrógeno

8. Fuerzas de dispersión de London:

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a) dipolo permanente – dipolo inducido b) dipolo instantáneo c) dipolo instantáneo y dipolo inducido

TEMA 5. COMPUESTOS QUÍMICOS Y SU IMPORTANCIA.

1. Compuestos químicos como sustancias puras. 2. Ley de las proporciones definidas y la ley de las proporciones múltiples. 3. Moléculas: formadas por átomos iguales y por átomos diferentes. 4. Moléculas diatómicas, triatómicas. 5. Clasificación de los compuestos en binarios, ternarios y cuaternarios. 6. Tipos de compuestos químicos: sales (binarias, ternarias y cuaternarias),

ácidos (hidrácidos y oxiácidos), bases (hidróxidos), óxidos (metálicos y no metálicos). Hidruros, Hidratos.

7. Fórmula y nombre de los compuestos químicos, según IUPAC: sales (binarias, ternarias y cuaternarias), ácidos (hidrácidos y oxiácidos), bases (hidróxidos), óxidos (metálicos y no metálicos). Hidruros, Hidratos.

8. Características físicas y químicas de los ácidos y los bases. 9. Características de los hidratos

IV. UNIDAD. REACCIONES QUÍMICAS.

Esta unidad se evalúa solo en el examen final. Modificado por el Comité Organizador en la Sesión 03-2017. TEMA 1. REACCIONES QUÍMICAS.

1. Concepto de cambio químico y reacción química 2. Manifestaciones de que ha ocurrido un cambio químico. 3. Ley de conservación de la materia. 4. Ecuaciones que representan cambios químicos (ecuación química). 5. Partes de la ecuación química: reactantes, productos, energía, catalizadores.

(Simbología) 6. Energía involucrada en una reacción química. Reacciones endotérmicas y

exotérmicas. 7. Definición de entalpía, entropía y energía libre, y sus cambios en una reacción

química. 8. Balanceo de ecuaciones químicas de acuerdo a la ley de conservación de la

masa. 9. Sistema tradicional de clasificación de reacciones: desplazamiento, doble

desplazamiento, descomposición y composición.

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10. Clasificación de reacciones químicas según el criterio moderno de clasificación: en Redox, ácido – base, precipitación y neutralización. (No se incluyen complejos)

11. Ecuación iónica neta y iones espectadores en reacciones de precipitación 12. Reglas de solubilidad 13. Reacciones redox: Agente oxidante y agente reductor

TEMA 2. ESTEQUIOMETRÍA.

1. Masa molecular (uma) y masa molar (g/mol) 2. Concepto de mol y el número de Avogadro. 3. Concepto de masa molar y el número de Avogadro. 4. Cálculos estequiométricos combinados que involucren las relaciones: mol -

número de Avogadro – masa expresada en gramos. Los cálculos son combinados.

5. Reactivo limitante 6. Rendimiento teórico 7. Porcentaje de rendimiento 8. Porcentaje de error

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ANEXO 1

NOMBRE Y SÍMBOLO DE ALGUNOS ELEMENTOS QUÍMICOS

NOMBRE SÍMBOLO NOMBRE

SÍMBOLO

Actinio Ac Lantano La Aluminio Al Litio Li

Antimonio Sb Magnesio Mg Argón Ar Manganeso Mn

Arsénico As Mercurio Hg Astato At Molibdeno Mo Azufre S Neón Ne

Bario Ba Níquel Ni Berilio Be Nitrógeno N

Bismuto Bi Oro Au Boro B Osmio Os

Bromo Br Oxígeno O Cadmio Cd Paladio Pd Calcio Ca Polonio Po

Carbono C Potasio K Cesio Cs Plata Ag

Circonio Zr Platino Pt Cobalto Co Plomo Pb Cobre Cu Plutonio Pu Cloro Cl Radio Ra

Cromo Cr Radón Rn Escandio Sc Rubidio Rb

Estaño Sn Selenio Se Estroncio Sr Silicio Si Fósforo P Sodio Na

Flúor F Tecnecio Tc Francio Fr Telurio Te

Galio Ga Titanio Ti Germanio Ge Talio Tl

Helio He Tantalio Ta Hidrógeno H Vanadio V

Hierro Fe Uranio U Indio In Wolframio (Tungsteno) W Iridio Ir Xenón Xe Itrio Y Yodo I

Kriptón Kr Zinc Zn

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ANEXO 2

NOMBRE Y FÓRMULA DE ALGUNOS IONES

NOMBRE SÍMBOLO

NOMBRE SÍMBOLO

Amonio NH4+ Hidruro H- Acetato CH3COO- Hipoclorito ClO-

Arseniato AsO4-3 Hipobromito BrO- Arseniuro As-3 Hipoyodito IO-

Azida N3- Isotiocianato NCS- Bicarbonato HCO3- Molibdato MoO4-2

Bisulfato Hidrógeno sulfato

Sulfato ácido HSO4-

Nitrato NO3-

Bisulfito Hidrógeno sulfito

Sulfito ácido HSO3-

Nitrito NO2-

Borato BO3-3 Nitruro N-3 Bromato BrO3- Oxalato C2O4-2 Bromito BrO2- Perclorato ClO4- Bromuro Br- Perbromato BrO4-

Carbonato CO3-2 Peryodato IO4- Carburo C2-2 Permanganato MnO4- Cianato OCN- Peróxido O2-2 Cianuro CN- Selenato SeO4-2 Clorato ClO3- Selenito SeO3-2 Clorito ClO3- Selenuro Se-2 Cloruro Cl- Sulfato SO4-2 Cromato CrO4-2 Sulfito SO3-2

Dicromato Cr2O7-2 Sulfuro S-2 Fosfato PO4-3 Telururo Te-2

Fosfato ácido Hidrógeno fosfato

HPO4-2 Tiocianato

SCN-

Fosfato diácido dihidrógeno fosfato

H2PO4- Tiosulfato

S2O3-2

Fosfito PO3-3 Tetrationato S4O6-2 Fosfuro P-3 Yodato IO3-

Fluoruro F- Yodito IO2- Hidróxido OH- Yoduro I-