Introducción a la Química por Varios Profesores - muestra HTML

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INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA

En el mundo en que vivimos existen muchos tipos de paisajes: hay bosques,

selvas, desiertos y también ciudades y pueblos. A pesar de sus diferencias, cualquier

lugar al que volvamos los ojos estará siempre l eno de objetos distintos, formados todos

de diferentes sustancias. Cada sustancia tiene sus propiedades características: algunas

son líquidas como el agua y otras sólidas como la roca; algunas son inorgánicas como la

arena y otras orgánicas como nuestra piel; algunas son fácilmente combustibles o

inflamables como la madera, otras no lo son, como la piedra.

Las sustancias no siempre permanecen las mismas: cuando hervimos agua, se

transforma en vapor, si la congelamos, se transforma en hielo; algunas sustancias se

queman y quedan reducidas a cenizas. Las sustancias orgánicas también se

transforman: los alimentos saben mejor después de cocinarlos y si no disponemos

apropiadamente de ellos, se pueden descomponer. Las sustancias de las que está

formado nuestro cuerpo también sufren cambios: con los años, nuestro cabello pierde

poco a poco su color.

Algunas sustancias son buenas para la salud mientras que otras pueden matar:

mientras que venenos como la cicuta pueden terminar con la vida de los más grandes

filósofos, la mayoría de nosotros conocemos ese milagroso líquido blanco que acaba

con el terrible ardor en el estómago. El quedarse encerrado en un elevador puede ser

peligroso, ya que si permanecemos ahí mucho tiempo, el aire cambiará y dejará de ser

bueno para respirar. Por el contrario, cuando visitamos un lugar l eno de árboles, como

un bosque o un parque, aspiramos con deleite porque el aire es, en ese lugar, de

excelente calidad.

Somos afortunados de que en ocasiones sea posible poner la transformación de

sustancias a nuestro favor. Fue en los tiempos prehistóricos cuando los humanos

descubrieron como obtener el cobre, calentando sus minerales en presencia de carbón.

Poco después también se descubrió como obtener el hierro, por un procedimiento

similar. Las técnicas para la fabricación de vidrio y de cerámica son también muy

antiguas, como son también aquellas para la elaboración de tintes, perfumes,

cosméticos y hasta medicinas. Estas técnicas se fueron perfeccionando al transmitirse

de generación en generación y de cultura en cultura, hasta alcanzar elevados niveles de

sofisticación.

Por desgracia, las sustancias también pueden transformarse contra nuestra

voluntad. Por ejemplo, cuando compramos un nuevo juego de herramientas, estarán

limpias y bril antes. Sin embargo, no podremos evitar que con el paso del tiempo,

empiecen a verse sucias y deslucidas. Aunque las herramientas siguen siendo de metal,

su superficie ya no mantiene ninguna cualidad que pudiéramos llamar metálica: se ha

transformado en herrumbre. Este proceso, que a través del tiempo ha causado y causa

muchos dolores de cabeza a la humanidad, se l ama corrosión.

Evidentemente, el desarrollo de las primeras tecnologías comenzó cuando los

humanos descubrieron el fuego. El fuego es el más eficiente auxiliar para la

transformación de sustancias que existe. La vida de nuestros antepasados debe haber

cambiado radicalmente con el conocimiento de sus propiedades. Cuando aprendieron

que una llama encendida requiere tanto de una sustancia combustible como de un

1

suministro de aire, pudieron entender que podían apagarla cortando el abastecimiento

de cualquiera de los dos. Por razones obvias, aprender a apagar el fuego es tanto o más

importante que aprender a encenderlo.

La química es el estudio de la materia y los cambios que experimenta. Es muy

frecuente que a la química se le considere la ciencia central, ya que para los estudiantes

de biología, física, ecología y otras disciplinas, es esencial tener un conocimiento básico

de química. En efecto, la química es fundamental para nuestro estilo de vida; sin el a,

tendríamos un estilo de vida más perecedera en el sentido de vivir en condiciones

primitivas: sin automóviles, computadoras, electricidad, discos compactos (CD) y

muchos otros satisfactores cotidianos.

Aunque la química es una ciencia ancestral, sus fundamentos modernos se

instituyeron en el siglo XIX, cuando los avances tecnológicos e intelectuales permitieron

a los científicos separar sustancias en componentes aun más pequeños y, por

consiguiente, explicar muchas de sus características físicas y químicas. El rápido

desarrollo de una tecnología cada vez mas sofisticada a lo largo del siglo XX, ha

proporcionado incluso mas medios para estudiar cosas que no pueden verse a simple

vista, mediante el uso de computadoras y microscopios electrónicos, los químicos

pueden analizar por ejemplo la estructura de los átomos y las moléculas, unidades

fundamentales en las que se basa el estudio de la química, así como diseñar nuevas

sustancias con propiedades especificas, como fármacos y productos que hagan mas

agradable el ambiente del consumidor.

A medida que avance el siglo XXI, es conveniente preguntarse que parte de

ciencia fundamental tendrá la química en este siglo. Es casi seguro que conservará una

función fundamental en todas las áreas de la ciencia y la tecnología. Cualquiera que

sean las razones para tomar un curso introductorio de química, al adquirir un buen

conocimiento en este tema se podrá apreciar mejor su impacto en la sociedad y el os

individuos.

En comparación con otros temas, es común creer que la química es más fácil, al

menos el nivel introductorio. Hay algo de justificación para que esta creencia: por un

lado, la química tiene un vocabulario muy especializado. Sin embargo aunque para el

estudiante este curso de química fuera el primero, en realidad está más familiarizado

con el tema de lo que se piensa. En todas las conversaciones se escuchan términos

que tienen relación con la química, aunque no se utilicen en el sentido científico correcto.

Algunos ejemplos son: “electrónica”, “corrosión”, “equilibrio”, “catalizador”, “reacción en

cadena” y “metales oxidados”. Además, cuando alguien cocina alimentos, ¡esta siendo

química! Por la experiencia adquirida en la cocina, se sabe que el aceite y el agua no se

mezclan y que el agua se evapora cuando se hierve. Los principios de la química y de la

física se aplican cuando se utiliza bicarbonato de sodio para hornear una torta, se elige

una ol a de presión para reducir el tiempo de cocción de verduras, se le coloca jugo de

limón a las ensaladas de fruta para evitar que se oscurezcan. Todos los días

observamos estos cambios sin pensar en su naturaleza química.

2

ACTIVIDAD DIAGNOSTICA

Para que tengas una idea de tus conocimientos al inicio del curso completa el

cuadro siguiente.

Concepto o actividad

Lo que recuerdas

Materia

Elementos

Compuestos

Mezclas

Cambios de estado

Energía

Escribe

algunas

manifestaciones de energía

Cambio Físico

Cambio Químico

Átomo

Protón

Electrón

Neutrón

Modelo de Thompson

Numero Atómico

Numero de Masas

Isotopos

Modelo de Bohr

Modelo de Sommerfeld

Configuración Electrónica

Grupos (tabla periódica)

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Periodos (tabla periódica)

Metales

No metales

Semimetales

Enlace Iónico

Regla del octeto

Enlace covalente

Electronegatividad

Enlace metálico

Puente de Hidrogeno

Escribe los símbolos de

Fósforo ______ Antimonio _______ Plata _______

Potasio ________ Cobalto ______ Cobre ________

Mercurio _______ Níquel ________

Escribe la fórmula de

Ácido sulfúrico ___________ Cloruro de potasio

_______________Sulfato de litio ___________ Oxido de

hierro II ________________

CONCEPTOS BASICOS DE QUIMICA

QUE ES QUIMICA

Se pueden señalar algunas definiciones referentes al concepto de química

.Generalmente las definiciones dependen del autor y de sus ideas con respecto a el a.

Algunas definiciones son:

a) Q

uímica es la rama de la ciencias física estrechamente relacionadas con físicas y

que trata esencialmente de la composición y el comportamiento de la naturaleza

b) Q

uímica es una ciencia que estudia la naturaleza de la materia y los cambios en

la composición de la misma

c) En

Conclusión Química es una ciencia que estudia la composición de la materia y

los cambios que en ella ocurren

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RELACIONES CON OTRAS CIENCIAS

La química está estrechamente relacionada con las ciencias físicas,

extendiéndose a varias disciplinas que vas desde la astronomía hasta la biología.

Ciencia

Auxiliares

Matemáticas

Física

Arqueología

Química

Biología

Astronomía

Medicina

Física: Se estudia conjuntamente con la química en la ciencia fisicoquímica debido a

que muchos fenómenos ocurren simultáneamente combinando las propiedades físicas

con las químicas.

Arqueología: Para descifrar datos e interrogantes como la antigüedad de piezas

arqueológicas. La exactitud se logra por medio de métodos químicos como el del

carbono 14.

Biología: La ciencia de la vida, se auxilia de la química para determinar la composición y

estructura e tejidos y células.

Astronomía: Se auxilia de la química para construcción de dispositivos, basados en

compuestos químicos para lograr detectar algunos fenómenos del espacio exterior.

Medicina: Como auxiliar de la biología y la química, esta ciencia se ha desarrollado

grandemente ya que con esta se logra el control de ciertos desequilibrios de los

organismos de los seres vivos.

DIVISIONES DE LA QUIMICA

General

Química

Orgánica

Aplicada

5

Inorgánica

Química General: Estudia las propiedades comunes de todos los cuerpos y las leyes a

las que están sometidos los cambios que en el a se efectúan.

Química Aplicada: Estudia las propiedades de cada una de las sustancias en particular,

desde el punto de vista útil medicinal, agrícola, industrial, etc.

Química Inorgánica: Estudia las sustancias que provienen el reino mineral

Química Orgánica: Estudia principalmente los compuestos que provienen seres vivos,

animales y vegetales.

APLICACIONES DE LA QUIMICA

Sustancia

Aplicación

Ácido Fluorhídrico

Grabado de Vidrio

Cloro

Decolorante de la pasta el papel y fibras de origen vegetal

Ácido Clorhídrico

Obtención de glucosa a partir del almidón

Bromuro Potasico

En medicina se usa como sedante

Yoduro y Bromuro En la elaboración de películas fotográficas

Potasico

Yodo

Fabricación de tinturas de yodo medicinal

Sulfuro Calcico

En la arboricultura para proteger plantas contra insectos y hongos

Azufre

En la fabricación de pólvora, volcanización del caucho, blanqueo de

lana y medicamentos para la piel

Ácido Sulfúrico

Acumuladores de plomo, abonos químicos

Nitrógeno

Elaboración de explosivos (TNT), abonos químicos

Sulfuro de Fósforo

Fabricación de cerillos

Baquelita

Producto de reacción del fenol y forma aldehído utilizado como

aislante en los mangos de los desarmadores

1.1 MATERIA

6

A la fecha no se ha podido obtener una definición clara y sencilla de lo que es la

materia. Algunos autores la definen como “todo lo que ocupa un lugar en el espacio y

tiene masa”.

Todo lo que constituye el Universo es materia.

La química es el genio de la lámpara que aclara el caos de lo que existe y además,

como poderoso mago, realiza nuestros deseos, al transformar los materiales a nuestra

voluntad, crea el mundo que podemos, con su lado oscuro de contaminación; pero

también con la civilización y la paloma de la esperanza de cada vez algo mejor. Este

genio transforma todo: los materiales del mundo cotidiano (incluidos los mundos mineral,

animal y vegetal) y las manifestaciones de la energía. A este genio le encanta el objeto

“objeto de estudio de la química”

Este genio queda preso en la imaginación de quien page el precio de la verdad. Para

dominarlo debes estudiar los conceptos de materia, energía y cambio.

Características y manifestaciones de la materia

¿Qué es materia?

Materia: ante lo imposible de abarcar la infinidad de materiales de la vida

cotidiana, y las limitaciones de nuestros sentidos en el nivel macroscópico, surge el

concepto de materia

“Materia es lo que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa”.

Analogía. Ante lo imposible de abarcar a Pedro, Juan, María,… surge el concepto

de gente. El concepto de Pedro, Juan, María,….es a gente lo mismo que el concepto de

materiales a materia.

Manifestaciones y características de la materia

La materia es única y se manifiesta (macroscópicamente) en el universo en una

diversidad de materiales, en los estados de agregación según las condiciones de presión

y temperatura. En un material la materia se expresa en propiedades fundamentales: la

masa del cuerpo y su energía en un espacio y un tiempo determinados.

Una característica de la materia es la capacidad de transformarse de una

manifestación a otra: sufre cambios y da lugar a una nueva manifestación. Otra

característica es que en sus manifestaciones no se crea ni se destruye. Tanto las

manifestaciones de la materia como sus trasformaciones son objeto de estudio de la

química.

Concepto de sustancia y materia

En la vida diaria no hay materiales puros sino mezclas. Las piedras son mezclas

de rocas graníticas o basálticas; la corteza terrestre es una mezcla cuya composición

media varia con la profundidad (aumenta el contenido de hierro, magnesio y aluminio); el

mar es una mezcla de sales y agua, el aire es una mezcla de nitrógeno y oxigeno, entre

7

otros. Para dar sentido y orden al caos del mundo macroscópico se usan modelos o

representaciones: el modelo que explica la diversidad de materiales es el de sustancia.

Una sustancia es un material puro

Una mezcla es aquel material que contiene más de una sustancia.

Un material es el conjunto de una sustancia o sustancias que constituyen a algún objeto.

La pureza se refiere a la proporción en que está cada sustancia en determinado

material. En algunos materiales, una de las sustancias está en una proporción tan

grande, que para fines prácticos, se considera “pura”.

En lenguaje cotidiano se habla de sustancia y sustancia pura. En el presente texto

sustancia denota al material puro y es redundante especificar, que la sustancia es pura.

Integración del concepto de materia y sustancia

“La misma materia que macroscópicamente se manifiesta en una compleja

diversidad de materiales, microscópicamente se manifiesta en partículas (invisibles al ojo

por su tamaño muy pequeño). ¿Cuáles son?, ¿Cómo forman el mundo macroscópico y

cómo explican los cambios químicos? El caso y la complejidad del mundo físico lo

explican estas partículas y sus interacciones. El concepto de materia y sus

manifestaciones se puede completar e integrar, relacionando los niveles macro y

microscópico.

Materia es de lo que están hechos todos los materiales, lo que ocupa un

lugar en el espacio, tiene masa y consta (microscópicamente) de partículas.

La sustancia es un material puro que consta (microscópicamente) de

partículas iguales.

Definición operacional de sustancia: concepto de elemento y compuesto

Como los materiales son mezclas conviene estudiar lo esencial de mezclas. La

mezcla es una manifestación de la materia con una composición variable y separable

por métodos físicos. Un método físico aprovecha las diferencias en las propiedades

físicas de cada sustancia, tal y como el punto de ebullición.

Mezcla heterogénea

En algunas mezclas, como el agua y la arena, los componentes se distinguen con

facilidad. Estas mezclas se llaman heterogéneas.

Ejemplo: mármol, una botella con vinagre y aceite, una gelatina con flan, una cuba

con hielo, todas las ensaladas, etc.

Mezcla homogénea

Las mezclas con espacio uniforme, de composición y propiedades iguales en

cualquier punto, se l aman homogéneas.

8

Ejemplos: el aire limpio, azúcar disuelto en agua, cuba sin hielo, etc.

En la naturaleza no hay materiales puros y el químico, para sintetizar cualquier

producto, necesita materiales de alta pureza (sustancias puras). Los materiales puros se

obtienen a partir de mezclas naturales ¿Cómo saber que un material es puro? Se usan

repetidamente varias técnicas de separación basadas cada una en una propiedad

macroscópica (color, puntos de ebullición). Cuando la mezcla se separa en materiales

puros se tiene la definición operacional:

Sustancia es aquella clase de materia cuyas propiedades no cambian al

aplicarle distintos métodos de separación.

Escribe algunos ejemplos de sustancias.

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

______

La definición operacional “saca jugo” al concepto de sustancia. Si la materia se

manifiesta en una infinidad de materiales, que son mezclas de sustancias. ¿Cuántas

clases de sustancias se obtienen a partir de las mezclas naturales?

Respuesta. Dos clases: los elementos y los compuestos.

Los métodos de separación pueden ser físicos o químicos según se basan en las

propiedades físicas o químicas de las sustancias.

Concepto de compuesto.

Compuesto es una sustancia que no se separa por métodos físicos en otras

más sencillas.

Ejemplos: Sal de mesa, cal, bicarbonato de sodio, azúcar refinada, polietileno,

penicilina, almidón, agua, alcohol, glicerina, dióxido de carbono, metano.

El agua o la sal son compuestos porque mediante destilación, filtración,

cromatografía (o cualquier método de separación físico) no se separan en otras

sustancias más sencil as.

Escribe otros ejemplos de compuestos.

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

______

Concepto de elemento.

Elemento es una sustancia que no se separa por métodos químicos en otras

más sencillas.

Ejemplos: Hidrogeno, oxigeno, nitrógeno, hierro, carbono.

9

Escribe otros ejemplos de elementos (usa la tabla periódica).

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

______

El agua no es un elemento. Es un compuesto que con electricidad (de un voltaje

determinado) se separa en hidrogeno y oxigeno. El hidrogeno y el oxígeno si son

elementos porque el calor la electricidad, un agente redox (u otro método químico) no los

separa en sustancias más sencil as.

En un nivel didáctico se puede decir que: la materia del mundo cotidiano

macroscópicamente se manifiesta en elementos, compuestos y mezclas.

Retroalimentación Temática

Instrucciones:

I. Haz tu resumen completando las palabras que faltan.

___________ es lo que ocupa un lugar en el espacio y tiene ________. Se manifiesta

macroscópicamente en una diversidad de materiales. Un material es el conjunto de una

o varias ____________ que constituye algún cuerpo. Una sustancia es un

_____________ puro cuyas propiedades no cambian al aplicarle los distintos

_____________de ________________. Una _______________es aquel material que

contiene diferentes sustancias en proporción variables que se separan por métodos

físicos. Las mezclas se separan en sustancias que pueden ser elementos o

______________. Los compuestos son materiales puros que por métodos

_______________ se separan en elementos. Los _____________ también son

materiales puros pero por métodos químicos no se separan en sustancias más

sencillas.

II.- Escribe falso o verdadero.

1.- toda la materia tiene masa (falso/verdadero) ______

2.- La luz es materia (falso/verdadero) ______

3.- ¿La tierra es un material? (falso/verdadero) ______

4.- ¿La tierra es una sustancia? (falso/verdadero) ______

5.- ¿El diamante es un material? (falso/verdadero) ______

6.- ¿El diamante es una sustancia? (falso/verdadero) ______

7.- ¿La leche es un material? (falso/verdadero) ______

8.- ¿La leche es una sustancia? (falso/verdadero) ______

10

9.- ¿El aire es un material? (falso/verdadero) ______

10.- ¿El aire es una sustancia? (falso/verdadero) ______

11.- ¿Todos los materiales son sustancias puras? (falso/verdadero) ______

12.- ¿Todas las sustancias puras son materiales? (falso/verdadero) ______

13.- ¿Todos los compuestos son sustancias puras? (falso/verdadero) ______

III.- ¿Donde esta el error? en las siguientes oraciones encuentra el error:

1.- El aire es una sustancia

Error: __________________________________________________________

2.- El agua es un elemento

Error: __________________________________________________________

IV.- Anota dentro del paréntesis la respuesta correcta.

1.- Lo que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa: ( )

a) Material

b) Materia

c) Sustancia

d) Mezcla

e)

Elem f) Compuesto

ento

2.- Es una manifestación macroscópica de la materia: ( )

a) Material

b) Materia

c) Sustancia

d) Mezcla

e)

Elem f) Compuesto

ento

3.- Es una manifestación macroscópica de la materia que consta exclusivamente de

diferentes sustancias: ( )

a) Material

b) Materia

c) Sustancia

d) Mezcla

e)

Elem f) Compuesto

ento

4.- Es un material puro que no se puede separar por métodos físicos: ( )

a) Material

b) Materia

c) Sustancia

d) Mezcla

e)

Elem f) Compuesto

ento

5.- Por métodos químicos se separa en sustancias mas sencillas: ( )

a) Material

b) Materia

c) Sustancia

d) Mezcla

e)

Elem f) Compuesto

ento

1.2 PROPIEDADES DE LA MATERIA

Propiedad: Es una característica de un material que se percibe mediante los

sentidos o una serie de operaciones con algún aparato o instrumento.

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GENERALES

(EXTRINSECAS)

PROPIEDADES

FISICAS

PARTCILULARES

(INTRISECAS) QUIMICAS

Propiedades generales: Son cualidades que no son característica de la sustancia

de por sí, se dividen en:

• Divisibilidad (capacidad de un cuerpo de separarse en partículas)

• Inercia (tendencia de conservar su estado de reposo o movimiento)

• Impenetrabilidad (dos cuerpos no pueden ocupar el mismo lugar)

• Porosidad (presencia de espacios vacios)

• Difusoriedad (habilidad para permitir la difusión en los espacios vacios)

• Área (Es la extensión de un cuerpo en dos dimensiones)

• Masa (Es la cantidad de materia que posee un cuerpo. Medida de la inercia)

• Volumen (Es la extensión de un cuerpo en tres dimensiones)

Propiedades particulares o especificas: Son las cualidades características de cada

sustancia con independencia de tamaño o forma de la muestra. Ejemplo, el azúcar y la

sal son sólidos cristalinos blancos. El primero es de sabor dulce y se funde volviéndose

marrón cuando se calienta en un cazo, puede arder en el fuego directo en contacto con

el aire. La sal en cambio se puede calentar a altas temperaturas y no funde,

desprendiendo un color amarillento al contacto del fuego directo, se dividen en:

• Color

• Estado de agregación (Sólido, Líquido, Gas)

• Rigidez (resistencia al cambio de forma)

• Punto de fusión (Temperatura a la que el cuerpo pasa de sólido a líquido)

• Punto de Ebullición (Temperatura a la que el líquido pasa a vapor)

• Densidad (Relación de la masa de un cuerpo entre su volumen)

• Viscosidad (Resistencia al flujo)

• Fluidez (Propiedad inversa a la viscosidad)

• Combustibilidad (Combinación del oxigeno que genera flama)

• Acidez (tendencia a donar protones a otra sustancia)

Propiedades físicas y químicas

Las propiedades especificas se pueden agrupar en físicas y químicas según se

formen nuevas sustancias o no.

Propiedades físicas

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Propiedades físicas son las características, observadas o medidas, en las que la

sustancia retiene su identidad.

Ejemplos: Color, olor sabor, movimiento, cambio en la forma, estado de

agregación, cambio de estado, punto de fusión, de ebullición, densidad, carga eléctrica,

etc.

El punto de fusión (del hielo) es una propiedad física porque al exhibir esta

característica, por efecto de la temperatura o la presión, tanto el sólido inicial (hielo)

como el líquido formado, son manifestaciones diferentes de la misma sustancia (agua).

Las propiedades observadas mediante los sentidos se llaman organolépticas

(color, brillo, forma, olor, sabor, rigidez, textura, caliente/frio, sonido). Sin embargo, los

sentidos no siempre las perciben todas.

Propiedades químicas

Propiedades químicas son las características que muestra la sustancia frente a

otra (s) ante una manifestación de energía, es decir, son aquel as que se refieren a la

naturaleza intima de la sustancia o a la manera de reaccionar con otra.

Ejemplos: Combustibilidad, oxidabilidad (habilidad de aumentar el estado de

oxidación), reducibilidad (habilidad de disminuir el estado de oxidación), estado de

oxidación (grado de oxidación de un átomo en una sustancia), acidez, basicidad.

Ejemplos y ejercicios sobre algunas propiedades de la materia.

a) Área

La determinación del área es fundamentalmente un problema geométrico que se

resuelve de manera sencilla para los cuerpos regulares. Algunos ejemplos son:

A = I2 (cuadrado), A = πr2 (círculo), A = Bh (rectángulo)

Ejemplo

Un vidrio de reloj tiene un radio de 4 cm. Calcula el área transversal en cm2.

A = πr2 = 3.1416 (4 cm)2 = 50.2 cm2

b) Volumen

El volumen se expresa en metros cúbicos (m3). La unidad de volumen mas empleada

en la vida cotidiana no es el m3 sino el litro (L). Algunas de las equivalencias para el

volumen son:

1 m3 = 1000 dm3, 1 L = 1 dm3, 1 m3 = 1000 L, 1cm3 = 1 ml

Al igual que en el caso de área, determinar el volumen es un problema

geométrico. Los volúmenes de algunos cuerpos geométricos son los siguientes:

V = I3 (cubo), V = 4/3 πr3 (esfera), V = πr2h (cilindro)

Ejemplo

¿Cuál es el volumen de un líquido contenido en una probeta cuyo radio interno es

de 2 cm y una altura del líquido de 25 cm?

V = πr2h

13

V = 3.1416 (2 cm)2 (25 cm) = 314 cm3

Nota: En el laboratorio de química, el método más común para medir el volumen de

un sólido de forma irregular, es sumergirlo en una probeta con un volumen conocido de

líquido. El volumen del sólido corresponde al aumento de volumen en dicha probeta.

c) Densidad

La ecuación para la densidad es

Densidad = masa / volumen d = m / V

Donde d, m y V significan densidad, masa y volumen, respectivamente. Como la

densidad es una propiedad intensiva y no depende de la cantidad de masa presente,

para un material dado la relación de masa a volumen siempre es la misma; en otras

palabras, V aumenta conforme aumenta m.

La unidad derivada del SI para la densidad es kilogramo por metro cubico (Kg/m3).

Esta unidad es demasiado grande para las aplicaciones en química; por lo que la

unidad gramos por centímetro cubico (g/cm3) y su equivalente (g/ml), se utilizan mas a

menudo para expresar las unidades de sólidos y líquidos. Como las densidades de los

gases son muy bajas. Para el o se emplea la unidad de gramos por litro (g/L):

g/cm3 = g/ml = 1000 kg/m3 y 1 g/L = 0.001 g/ml

Los ejemplos 1.1 y 1.2 muestran cálculos de densidad. Una observación

importante es que para la resolución de problemas, es de utilidad hacerse las siguientes

preguntas con respecto a la interpretación de la respuesta de un problema numérico: a)

¿Son correctas las unidades? b) ¿El resultado tiene el número de cifras significativas

adecuado? c) ¿Es razonable el resultado? La química es una ciencia experimental y las

respuestas deben tener sentido en términos de especies reales en el mundo real. Si se

ha abordado el problema de manera incorrecta o se tiene un error de cálculo. Con

frecuencia resulta obvio cuando se observa que el resultado es demasiado grande o

demasiado pequeño para la cantidad que se utilizo de materia prima.

Ejemplo 1.1 El oro es un metal precioso químicamente inerte. Se utiliza principalmente

en joyería, para piezas dentales y en aparatos electrónicos. Un lingote de oro con una

masa de 301 g tiene un volumen de 15.6 cm3. Calcula la densidad de oro.

Razonamiento y solución. Se tiene la masa y volumen y se pide que se calcule

la densidad, por tanto, a partir de la ecuación d = m / V, se escribe

d = m / V d = 301 g / 15.6 cm3 d = 19.3 g/ cm3

Ejemplo 1.2 la densidad del etanol, un liquido incoloro conocido comúnmente

como alcohol de grano, es 0.798 g/ml. Calcula la masa de 17.4 ml del líquido.

Razonamiento y solución. En este caso se cuenta con la densidad y el volumen

de un líquido y se pide el cálculo de la masa del líquido. Al reorganizar la ecuación d = m

/ V, se tiene

m = d x V m = 0.798 g x 17 ml m = 13.9 g

ml

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RETROALIMENTACIÓN TEMÁTICA

Instrucciones: Realiza los siguientes ejercicios:

Área y Volumen

1.- Determina el área de la portada de este libro, exprésala en m2, cm2 y mm2.

2.- Calcula el área transversal de un vidrio de reloj cuando tiene un diámetro de 10 cm.

3.- ¿Cuál es el volumen de un líquido contenido en un vaso de precipitado cuyo diámetro

es de 10 cm y una altura del líquido de 12 cm?

4.- Si a la probeta del ejemplo anterior se le agrega un tapón y el volumen de 314 cm3

aumenta a 385 cm3. Determina el volumen del tapón en m3, cm3 y mm3.

Densidad

1.- El bromo es un líquido café rojizo. Calcula su densidad (en g/ml) si 586 g de la

sustancia ocupan 188 ml.

2.- El mercurio es el único metal líquido a la temperatura ambiente. Su densidad es de

13.6 g/ml. ¿Cuántos gramos de mercurio ocuparán un volumen de 95.8 ml?

3.- El aluminio es un metal ligero (densidad = 2,70 g/cm3) que se utiliza en la

construcción de aviones, líneas de transmisión de alto voltaje, latas para bebidas y papel

aluminio. ¿Cuál es su densidad en kg/m3?

4.- Para la determinación de la densidad de una barra metálica rectangular, un

estudiante hizo las siguientes mediciones: longitud, 8.53 cm, ancho, 2.4 cm; altura, 1.0

cm; masa, 52.7 g. calcula la densidad del metal

5.- Un tubo cilíndrico de vidrio de 12.7 cm de largo se l ena con mercurio. La masa del

mercurio necesaria para llenar el tubo es de 105.5 g. calcule el diámetro interno del tubo.

(La densidad del mercurio es de 13.6 g/ml)

6.- Calcule la masa de:

a) una esfera de oro de 10.0 cm de radio (el volumen de una esfera de radio r es V =

(4/3) π r3; la densidad del oro es de 19.3 g/cm3).

b) Un cubo de platino de 0.040 mm de lado (la densidad del platino es de 21.4 g/cm3).

c) 50 ml de etanol (la densidad del etanol es de 0.798 g/ml).

7.- Se empleo el siguiente procedimiento para determinar el volumen de un matraz. El

matraz seco se pesó y después se llenó con agua. Las masas del matraz vacío y l eno

fueron 56.12 g y 87.39 g, respectivamente, y la densidad del agua es de 0.9976 g/cm3,

calcula el volumen del matraz en cm3.

8.- Un trozo de plata (Ag) metálica que pesa 194.3 g se coloca en una probeta que

contiene 242 ml de agua. La lectura en la probeta es ahora de 260.5m. Calcula la

densidad de la plata con estos datos.

9.- Una esfera de plomo tiene una masa de 1.2 x 104 g y su volumen es de 1.05 x 103

cm3. Calcula la densidad del plomo.

10.- El litio es el metal menos denso conocido (densidad: 0.53 g/cm3). ¿Cuál es el

volumen que ocupan 1.2 x 103 g de litio?

1.3 ESTADOS FÍSICOS DE LA MATERIA

Una muestra de materia puede ser un gas, un líquido o un sólido. Estas tres formas

se denominan estados físicos de la materia., presentando distintas propiedades

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fácilmente observables. Se les llama también estados de agregación, ya que las

partículas se agregan sustancias y dependiendo de esto, la masa presentará estado

sólido, líquido o gaseoso. La siguiente tabla muestra las características que presentan

estos tres estados físicos.

Volumen

Forma

Energía

Fuerza

Fuerza

Espacios

Cinética

de

de

intermolecular

cohesió repulsión

es

(en

n

movimiento)

Sólido

Definido

Definida

Baja

Alta

Baja

Muy pequeños

Líquido

Definido

Indefinida

Media

Media

Media

Regulares

Gaseoso

Indefinido

Indefinida

Alta

Nula

Muy Alta

Grandes

Existe un cuarto estado de la materia llamado plasma, el cual es una fase o

variación de los estados anteriores. Se considera así a la materia formada por elementos

gaseosos, un ejemplo seria el fuego, el brillo desprendido de las estrellas, etc.

Con base en la Tabla anterior escribe la definición de los estados de agregación

de la materia:

Sólido:

____________________________________________________________________

______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

Líquido:

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

Gaseoso:

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

1.5 MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS

Los elementos se definen como sustancias que no pueden descomponerse en

sustancias más simples. Cada elemento se compone de un solo tipo de sustancia. Los

compuestos, en cambio, se componen de dos o más elementos. La mayor parte de la

materia que vemos a diario consiste en mezclas de diferentes sustancias. Estas son

16

mezclas que resultan de la combinación de dos o más sustancias en las que cada una

de el as conserva su propia identidad química y sus propiedades

Existe una serie de métodos utilizados para separar mezclas, los cuales se emplean

dependiendo del tipo de sustancias que se trate. Por ejemplo:

• Decantación

• Filtración

• Centrifugación

• Destilación

• Evaporación

• Cristalización

• Sublimación

• Extracción

• Cromatografía

• Imantación

Se describirán a continuación cada uno de los métodos señalados.

a) Decantación

Sirve para separar un sólido insoluble de un líquido. Se deja reposar la solución para

permitir que las partículas que posean mayor densidad se precipiten al fondo y las

sustancias de menor densidad permanezcan en la parte de arriba. Basta con vaciar el

líquido para separarlo del sólido.

b) Centrifugación

Esta separación se realiza mediante un aparato l amado “centrífuga”, el cual puede

ser manual o eléctrico. El principio de este aparato se basa en el movimiento de

traslación acelerada y el aumento en la fuerza de gravedad, lo cual provoca la

sedimentación de aquellas partículas de mayor densidad.

c) Cristalización

Este método se emplea para la purificación de sustancias. Si una solución, de un

sólido disuelto en un líquido se evapora parcialmente y posteriormente se deja enfriar,

se formaran cristales con los cuales se obtendrá una sustancia con un grado de pureza

mayor.

d) Cromatografía

Se emplea para separar mezclas de gases o de líquidos pasándolos a través de un

medio poroso con algunos solventes.

e) Filtración

17

Sirve para separar un sólido de grano fino de una solución a través de un medio

poroso (filtro), que permite el paso del líquido y retienen solamente el sólido. El filtro que

se emplea puede ser de diferentes tamaños de poro; existen de algodón, de fibra de

vidrio o de asbesto, tierras especiales, redes metálicas, filtros de membrana, etc.

La filtración al vacío se lleva a cabo a través de un matraz conectado a una bomba

de vacío para que al succionar, el líquido se separe del sólido insoluble, quedando este

último retenido en el filtro empleado, reduciéndose así el tiempo de filtración.

f) Destilación

Se emplea para separar mezclas de líquidos miscibles basándose en los puntos de

ebullición de los mismos mediante una evaporación con una posterior condensación.

Dependiendo de la mezcla que se pretenda separar, existen: la destilación simple, la

destilación fraccionada (hidrocarburos de petróleo) y la destilación con arrastre de vapor,

que se utiliza para extraer esencias como la canela, la vainil a, el anís, etc.

g) Evaporación

Se utiliza para separar un sólido disuelto en un liquido, también se emplea para

concentrar líquidos en solución. En ambos casos se aplica calentamiento, solo que en el

primer caso el líquido ebulle hasta sequedad, quedando el sólido como residuo.

h) Sublimación

Este método se emplea para separar sólidos, aprovechando la sublimación de uno

de el os. Consiste en pasar un sólido a estado gaseoso y recibirlo en una superficie fría

para lograr cristalizar la sustancia.

i) Extracción

Se emplea para separar sólido – líquido o líquido – líquido a través de un solvente

adecuado que permite la separación de uno de los componentes.

j) Imantación

Este es un método utilizado para separar sólidos con propiedades electromagnéticas,

como por ejemplo el hierro.

RETROALIMENTACIÓN TEMÁTICA

Instrucciones:

Escribe el tipo de método que utilizarías para separar las siguientes mezclas:

18

1. Fierro y azufre

________________________________________________________

2. Caldo de verduras

_____________________________________________________

3. Arena y agua

__________________________________________________________

4. Suero de la sangre

_____________________________________________________

5. Talco y agua

__________________________________________________________

6. Alcohol y agua

________________________________________________________

7. Petróleo

_____________________________________________________________

8. Agua y sal

____________________________________________________________

9. Azufre y cloruro de sodio

________________________________________________

10.Carbonato de calcio y agua

_______________________________________________

1.5 FENÓMENOS O CAMBIOS EN LA MATERIA

Fenómeno es todo cambio que se produce de manera natural o artificial. Los

cambios que experimentan las sustancias se pueden clasificar en físicos o químicos.

Cambio o fenómeno físico. Se identifica cuando solo se modifica la apariencia

física de la sustancia pero no su composición íntima. Por ejemplo la evaporación del

agua, en la que hay un cambio de estado líquido al gaseoso, pero su composición no se

altera, es decir sigue siendo agua.

Cambio o fenómeno químico. Ocurre cuando se altera la composición intima de

la materia y este cambio es irreversible. Por ejemplo la combustión de la gasolina, la

cual al quemarse se convierte en energía, dióxido de carbono y agua.

RETROALIMENTACIÓN TEMÁTICA

Instrucciones:

19

Identifica en los siguientes ejemplos, cuales son fenómenos físicos y cuales fenómenos

químicos.

1. Explosión de una bomba _____________________________________________

2. Fusión de la cera ___________________________________________________

3. Corrosión de los metales _____________________________________________

4. Revelado de una fotografía ___________________________________________

5. Fotosíntesis _______________________________________________________

6. Dilatación de un metal _______________________________________________

7. Combustión de un ceril o _____________________________________________

8. La respiración _____________________________________________________

9. Formación del arcoíris _______________________________________________

10.Transmisión de calor ________________________________________________

11.Acumulador en uso _________________________________________________

12.Deshielo de un iceberg ______________________________________________

13.Quebrar un vidrio ___________________________________________________

14.Digestión _________________________________________________________

15.Oxidación de un metal _______________________________________________

16.Elaborar nieve _____________________________________________________

17.Romper un periódico ________________________________________________

18.Fermentación ______________________________________________________

19.Disolución de azúcar ________________________________________________

20.Ciclo de Krebs _____________________________________________________

¿Qué sabía?

¿Qué aprendí?

¿Qué me faltó ¿Qué debo hacer?

aprender?

20

1.6 ESTRUCTURA ATÓMICA

Este tema consta de tres contenidos: modelos atómicos, partículas subatómicas y

números cuánticos. El propósito principal es que el alumno identifique, comprensa y

construya las estructuras atómicas, desde los antecedentes de los modelos atómicos

hasta el modelo basado en la teoría cuántica.

Actividades de apertura

1. De manera individual, en una hoja tamaño carta, dibuja el modelo de un átomo,

señala las partes que la componen y escribe sus características.

2. De acuerdo con el tema integrador previamente seleccionado por el profesor,

enlista las aplicaciones del átomo.

21

index-22_1.jpg

Figura 1. Historieta de la materia.

22

index-23_1.jpg

I.7 GENERALIDADES SOBRE EL ÁTOMO

Desde tiempos muy remotos el hombre ha tratado de explicarse cual es la

naturaleza de todo lo que nos rodea.

Demócrito y Leucipo, filósofos griegos, en el siglo V a.C. fueron los primeros en

introducir la palabra átomo, definiéndola como una porción de la materia que era

indivisible (a=sin, tome=división).

1.8 MODELO ATÓMICO DE DALTON

El concepto de átomo se ignoró durante muchos siglos, hasta que a fines del

siglo XVIII el inglés John Dalton (1766-1844) vuelve al tema del átomo y propone la

primera teoría atómica basándose en las leyes de las proporciones definidas y múltiples;

enuncia los siguientes postulados: 1) La materia está constituida por átomos, los cuales

son partículas indestructibles (muy pequeñas, de forma esférica, sólidas y de peso fijo).

2) Los átomos del mismo elemento son todos iguales entre sí. 3) Los átomos de un

elemento son diferentes de los de otros elementos. 4) Al combinarse, los átomos lo

hacen en proporciones definidas y con números enteros.

Figura 2. Modelo atómico de Dalton.

1.9 MODELO ATÓMICO DE THOMSON

Años después, se experimentó con tubos de descarga de Crookes (conocidos

comúnmente como tubos de rayos catódicos), y se demostró que la materia es de

naturaleza eléctrica, aunque esto ya era conocido por los griegos; por primera vez se

pensó que la materia se podía dividir.

A fines del siglo XIX, Joseph John Thomson (1856-1940) sugirió un modelo atómico

semejante a un budín con pasas”, donde el átomo era una esfera de electrificación

positiva en la que se encontraban incrustados los electrones.

23

index-24_1.jpg

index-24_2.jpg

Figura 3. Modelo atómico de Thomson.

1.10 MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD

En 1911, Ernest Rutherford (1871-1937), con base en su experimento de la

dispersión de las partículas alfa al chocar con láminas de oro y platino, ideó un modelo

atómico con las siguientes características:

a) El átomo está formado por un núcleo donde se localiza toda su carga positiva y la

mayor parte de su masa.

b) Alrededor del núcleo giran los electrones formando una nube electrónica.

c) Los átomos son neutros porque el número de electrones y protones es igual.

Figura 4. Modelo atómico de Rutherford.

1.11 MODELOO ATÓMICO DE BOHR

En 1913, el físico danés Niels Bohr (1885-1962) propuso un modelo atómico para

explicar la estructura atómica, fundamentando su teoría en la teoría cuántica propuesta

por Max Planck (1858-1947); se basó en los siguientes postulados:

a) Los electrones en los átomos giran alrededor del núcleo en órbitas circulares o en

niveles de energía definidos.

b) Mientras los electrones se mueven en órbitas o niveles de energía definidos, no

absorben ni desprenden energía.

c) Los electrones pueden pasar de un nivel a otro de menor a mayor energía, y

viceversa, siempre y cuando absorban o desprendan la energía necesaria.

24

index-25_1.jpg

index-25_2.jpg

d) Cuando los electrones absorben o desprenden energía lo hacen en cantidades

unitarias l amadas cuántos, que corresponden a la diferencia de energía entre los

dos niveles.

Figura 5. Modelo atómico de Bohr.

1.12 MODELO ATÓMICO DE SOMMERFELD

En 1916, Arnold Sommerfeld (1868-1951), con la ayuda de la teoría de la relatividad

de Albert Einstein (1879-1955), hizo las siguientes modificaciones al modelo de Bohr:

a) Los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas circulares o elípticas.

b) A partir del segundo nivel energético existen dos o más subniveles en el mismo nivel.

c) El electrón es una corriente eléctrica minúscula.

Para describir los nuevos subniveles, Sommerfeld introdujo un parámetro l amado

número cuántico azimutal, que designó con la letra l.

Figura 6. Modelo atómico de Sommerfeld.

1.13 MODELO ATÓMICO SCHRÖDINGER

25

index-26_1.jpg

index-26_2.jpg

Partiendo de las ideas de Planck y Louis de Broglie (1892-1987) y aplicando las

matemáticas de William Rowam Hamilton (1805-1865), Erwin Schrödinger (1887-1961)

desarrolló un modelo matemático en donde aparecen tres parámetros: n, l y m; no fijó

trayectorias determinadas para los electrones, sólo la probabilidad de que se hallen en

una zona, explica parcialmente los espectros de emisión de todos los elementos. Sin

embargo, a lo largo del siglo XX han sido necesarias nuevas mejoras del modelo para

explicar otros fenómenos espectrales.

Figura 7. Modelo atómico de Schrödinger.

1.14 MODELO ATÓMICO DE DIRAC-JORDAN

Basándose en la mecánica cuántica ondulatoria, ampliaron los conocimientos

anteriores, y en 1928 Paul Dirac (1902-1984) logró una descripción cuántico-relativista

del electrón, prediciendo la existencia de la antimateria. En las ecuaciones de Dirac y

Pascual Jordan (1902-1980) aparece el cuarto parámetro con característica cuántica,

denominado s, además de los ya conocidos n,l y m.

Figura 8. Modelo atómico de Dirac y Jordan.

26

RESUMEN

MODELOS ATÓMICOS

1. La materia está constituida por átomos.

Leyes de proporciones Postuló

2. En un mismo elemento sus átomos son iguales entre sí.

Dalton

def inidas y múltiples

3. Elementos dif erentes, sus átomos son dif erentes entre sí.

4. Se combinan en proporciones def inidas de números enteros.

Se basó en

Thomson

Una esfera cargada positivamente y los electrones incrustados en el a.

Sugirió que

Modificó el modelo

Las cargas negativas se encuentran

Perrin

de Thomson

en la parte externa de la esfera.

En el núcleo se encuentra concentrada la mayoría de la

Rutherf ord

materia del átomo. Los electrones giran alrededor del núcleo.

Propuso

Fundamentada

Modelo atómico para explicar

Bohr

En la teoría cuántica de Plank.

la estructura atómica

Utilizó

Y modificó

Sommerf eld

Teoría relativista de Einstein

El modelo de Bohr.

Partió de las

Aplicó

Ideas de Plank

Matemáticas

Desarrolló

Modelo

Schrödinger

y de Broglie

de Hamilton

matemático

Desarrol ó

Tres parámetros

n, l y m

Reconsideraron

Consideraron

Mecánica

Los efectos de

Surgió

El parámetro

Números

Dirac y Jordan

cuántica

la relatividad

s

cuánticos

Describen

El ordenamiento electrónico de

cualquier átomo.

27

1.15 PARTÍCULAS SUBATÓMICAS.

El átomo es una partícula más pequeña de un elemento que puede participar en

una reacción química y mantener su composición. El átomo está constituido por

partículas subatómicas.

Gracias a los estudios realizados con descargas eléctricas en gases contenidos

en tubos, se descubrió que el átomo está constituido esencialmente por tres partículas

subatómicas: electrón, protón y neutrón, que presentan características específicas,

además existen partículas subátomicas como positrón, muón, neutrino y quark, entre

otras.

Electrón. Partícula elemental de carga negativa, cuya masa se aproxima a cero y

forma parte de la envoltura del átomo.

Los electrones intervienen en una gran variedad de fenómenos físicos y químicos.

Se dice que un objeto está cargado eléctricamente si sus átomos tienen un exceso de

electrones (posee carga negativa) o un déficit de los mismos. El flujo de una corriente

eléctrica en un conductor es causado por el movimiento de los electrones libres del

conductor. La conducción del calor también se debe fundamentalmente a la actividad

electrónica.

Protón. Es una partícula con carga positiva igual en magnitud a la carga negativa

del electrón; se encuentra en el núcleo.

Neutrón. Partícula neutras eléctricamente, existente en el núcleo, con masa

aproximadamente igual a la del protón.

La existencia del neutrón fue anunciada por Rutherford en 1920. Si bien fue hasta

1932 que el físico inglés James Chadwick (1891-1974) dio un paso definitivo al observar

que existían partículas que no eran desviadas por un campo electromagnético y poseían

28

una masa ligeramente superior a la del protón. Chadwick l amó a estas partículas

neutrones y concluyó que eran las partículas neutras existentes en el núcleo.

Tabla 1. Características de las partículas subatómicas

CARGA

MASA ATÓMICA

LOCALIZACI

PARTÍCUL SÍMBOL

ELÉCTRICA

ÓN EN EL

A

O

CGS ©

ATÓMI

CGS (G)

ATÓMICA

ÁTOMO

CA

Girando

-1.602X10-

9.109X10-

0.00055

Electrón

e

-1

alrededor del

19

28

uma

núcleo

+1.602X10

1.673X10-

1.0073

Protón

p

+1

En el núcleo

-19

24

uma

1.675X10-

1.0087

Neutrón

n

0

0

En el núcleo

24

uma

Número atómico, número de masa atómica, masa atómica

Número atómico. Se representa con la letra Z y se define como el número de

protones localizados en el núcleo del átomo de un elemento.

La designación del número atómico la realizó Henry Moseley (1887-1915), quien

con sus experimentos confirmó la propuesta de Antonius Van den Broek (1870-1926) en

el orden de los elementos en la tabla periódica a partir de su número atómico. El

número atómico, además de indicar la cantidad de protones, nos señala la cantidad de

electrones, que es igual a la de protones para que el átomo sea eléctricamente neutro,

es decir: p=e=Z.

Número de masa atómica. Se designa con la letra A y es igual a la suma de

protones más neutrones que existen en el núcleo de un átomo; sus unidades se dan en

unidades de masa atómica (u; antes uma).

Si conocemos el número de masa (A) y el número atómico (Z) de un elemento,

podemos calcular el número de neutrones n de acuerdo con la siguiente fórmula:

29

index-30_1.png

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n = A – Z

Masa atómica. Es el promedio de los números de masa de los isótopos que

existen de un elemento en la naturaleza.

Con la ayuda del espectrógrafo de masas, el científico Francis Wil iam Aston

(1877-1945) descubrió que los elementos de gran pureza eran una mezcla de átomos

del mismo elemento que tenían diferentes números de masa, a los que llamó isótopos.

Isótopo. Variedad de átomos de un mismo elemento con la misma cantidad de

electrones y protones, pero con diferente cantidad de neutrones, por lo que tienen

diferente número de masa.

Para representar los isótopos de un elemento, primero se escribe el símbolo del

elemento y se coloca del lado izquierdo, en la parte superior, el número de masa (A)

correspondiente a ese isótopo, y en la parte inferior su número atómico (Z).

Por ejemplo, le elemento hidrógeno presenta tres isótopos cuyos nombres son

hidrógeno (número de masa 1 u), deuterio (número de masa 2 u) y tritio (número de

masa 3 u), de acuerdo con la figura 10.

Figura 10. Isótopos de hidrógeno.

30

index-31_1.png

index-31_2.png

index-31_3.png

Si multiplicamos el número de masa de cada isótopo por su porcentaje de

abundancia dividido entre 100 y sumamos los resultados, se obtiene la masa que

comúnmente conocemos como masa atómica del elemento; este es el valor que aparece

como peso atómico del elemento. Se hace la aclaración de que el número de masa no

es el mismo que la masa atómica. Lo anterior se puede expresar matemáticamente con

la siguiente expresión:

Donde A1, A2, …, An son la masa isotópica del mismo elemento.

Ejemplo 1

Determinar la masa atómica del cloro (Cl), que tiene los siguientes isótopos:

A

% DE ABUNDANCIA

35

75.4

37

24.6

Actividades de aprendizaje

31

index-32_1.png

index-32_2.png

1. Calcula la masa atómica de los siguientes elementos a partir de los siguientes

elementos, a partir de sus números de masa y el porcentaje de abundancia en la

naturaleza (ver ejemplo anterior).

ELEMENTO NÚMERO DE MASA % DE ABUNDANCIA

Li

Li

Masa atómica del litio (Li) =

K

K

K

Masa atómica del potasio (K) =

S

S

S

S

Masa atómica del azufre (S) =

2. Investiga, auxiliándote del internet, software, libros o revistas, el artículo sobre el

accidente ocurrido en Chernobyl y explica cómo sucedió, cuál fue el impacto

ecológico en zona y de qué manera nos afecta aunque nos encontramos

aparentemente lejos.

3. Consulta la página de internet www.inin.mx del Instituto Nacional de

Investigaciones Nucleares e investiga los usos y aplicaciones de la radiactividad.

Para determinar la cantidad de partículas subatómicas de un átomo, únicamente se

requiere del número de masa y el número atómico.

Ejemplo 2

Calcula el número de neutrones de cada uno de los siguientes isótopos del

elemento neón (Ne):

Para el isótopo

tenemos los siguientes datos:

o Número de masa A = 20

o Número atómico = Número de protones Z = 10

o Número de neutrones n°=?

32

index-33_1.png

Sabemos que:

n° = A = Z = 20 – 10

Por lo tanto, el número de neutrones es:

n° = 10

Para el isótopo

tenemos los siguientes datos:

o Número de masa A = 22

o Número atómico = Número de protones Z = 10

o Número de neutrones n°=?

Sabemos que:

n° = A = Z = 22 – 10

Por lo tanto, el número de neutrones es:

n° = 12

Actividades de aprendizaje

Completa la tabla con los datos que faltan de los isótopos. Observa el siguiente

ejemplo para el calcio (Ca):