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(H¿0 + CH. OH)
!]
Uranio - 235
Compendio Académico
de Química
A [] mol/L
0,7 |
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*
A qa AA A PA
"A FAS = Lg 5 Ccom/calavensnkc A A
A todo el público en general:
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23 de Enero del 2021 09:29pm
Atentamente
twitter.com/calapenshko
twitter.com/calapenshko
Compendio Académico
de Química
Lumbreras
Editores
Compendio Académico de Quimica
Autor Asociación Fondo de Investigadores y Editores
Editor : Asociación Fondo de Investigadores y Editores
Diseño gráfico: Área de cómputo y publicaciones de la
Asociación Fondo de Investigadores y Editores
O Asociación Fondo de Investigadores y Editores
Av. Alfonso Ugarte N.* 1426 — Breña. Lima-Perú. Telefax: 332-3786
Para su sello editorial Lumbreras Editores
Página web. www.elumbreras.com.pe
Primera edición: abril de 2003
Primera reimpresión: julio de 2007
Segunda reimpresión: mayo de 2009
Tercera reimpresión: octubre de 2010
Cuarta reimpresión: mayo de 2012
Tiraje: 2000 ejemplares
ISBN: 978-603-4001-08-4
Registro del proyecto editorial N.* 31501051100862
«Hecho el depósito legal en la Biblioteca Nacional del Perú»
N.? 2012 - 05268
Prohibida su reproducción total o parcial
Derechos reservados D. LEG. N.* 822
Esta obra se terminó de imprimir en los talleres gráficos de la Asociación Fondo
de Investigadores y Editores en el mes de mayo de 2012. Calle de las Herramientas
N.* 1873 - Lima-Perú. Teléfono: 336-5889
EN CAPÍTULO |
MATERIA
3 CAPÍTULO Il
ESTRUCTURA ATÓMICA ACTUAL
> RATO
QUÍMICA NUCLEAR
» REACTTTIN
TEORIA Y MODELOS ÁTOMICOS
EN CAPÍTULO V
MODELO ATÓMICO MODERMO
> RETTEN
CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS
» REEITTNN
ENLACE QUIMICO |
3 CAPÍTULO VIII
ENLACE QUÍMICO ||
CAPÍTULO IX
NOMENCLATURA INORGÁNICA
+» MTS
UNIDADES QUÍMICAS DE MASA (U.Q.M)
UI] CAPÍTULO XI |
DENSIDAD, PRESION, TEMPERATURA Y DIAGRAMA DE FASES
ES CAPÍTULO XII
ESTADO SÓLIDO
E CAPÍTULO XIII
ESTADO LÍQUIDO
3 CAPÍTULO XIV
ESTADO GASEOSO
Página
15
21
41
49
70
79
93
104
112
118
126
HA a
Página
» EUITREN
MEZCLA DE GASES 134
UN CAPÍTULO XVI
REACCIONES QUÍMICAS 143
> REIMES
ESTEQUIOMETRÍA 453
ES CAPÍTULO XVIII
PESO EQUIVALENTE 163
> MANU
SISTEMA DISPERSO 170
> MANU OD
CINETICA QUÍMICA 183
3. CAPÍTULO XXI
EQUILIBRIO QUÍMICO
190
lp MINT
Acibos - Bases y Equitierio lónico 199 *
>» RATE
ELECTROLISIS 211
UN CAPÍTULO XXIV
CELDAS GALVANICAS 218
CAPÍTULO XXV
CARBONO — HIDROCARBUROS 229
A CAPÍTULO XXVI
FUNCIONES OXIGENADAS | 250
US CAPÍTULO XXVI!
FUNCIONES OXIGENADAS ll 267
CN CAPÍTULO XXVII
FUNCIONES NITROGENADAS 278
ES CAPÍTULO XXIX
COMPUESTOS ÁROMATICOS 288
p» MIN
PETRÓLEO 295
RAEE CTA. NANA AN CNN NN
twitter.com/calapenshko
Presentación
La educación es reflejo y producto de la sociedad en la cual se
desarrolla, por ello la educación en nuestro país se caracteriza por
ser tradicional, conservadora, memorista y acrítica. Su real
transformación va más allá de propuestas puramente académicas.
Sin embargo, a partir de una nueva perspectiva del proceso
didáctico, enseñanza-aprendizaje, y mediante materiales educativos
adecuados, es posible desarrollar estudiantes de nivel óptimo,
sensibles y críticos frente a los problernas nacionales y mundiales.
La Asociación Fondo de Investigadores y Editores,
promotora de Lumbreras Editores, consciente de la necesidad de
una nueva propuesta educativa, se plantea el objetivo de contribuir
en la superación de las limitaciones del sistema educativo vigente.
Para tal fin, se orienta a elevar el nivel cultural, académico y formativo
de estudiantes provenientes de los sectores populares,
principalmente; nivel que les permita acceder y continuar
superándose con solidez en las distintas universidades y demás
centros superiores de estudio.
En esta oportunidad presentamos el Compendio Academico
de Química. Esta publicación, contiene un marco teórico-práctico,
objetivo, sistematizado y didáctico que permite estudiar y
comprender las leyes que rigen los procesos químicos. Como
material de consulta es idóneo para los alumnos y docentes de los
niveles secundario y preuniversitario.
Finalmente los integrantes de la Asociación Fondo de
Investigadores y Editores saludamos y reconocemos el estuerzo de
la comunidad educativa, para lograr una educación científica y
humanista. Asimismo, reafirmamos nuestro compromiso de servir a
los objetivos de los sectores más amplios de la sociedad.
Asociación Fondo de Investigadores y Editores
La educación es reflejo y producto de la sociedad en la cual se
desarrolla, por ello la educación en nuestro país se caracteriza por
ser tradicional, conservadora, memorista y acrítica. Su real
transformación va más allá de propuestas puramente académicas. Sin
embargo, a partir de una nueva perspectiva del proceso didáctico,
enseñanza-aprendizaje, y mediante materiales educativos adecuados,
es posible desarrollar estudiantes de nivel óptimo, sensibles y críticos
frente a los problemas nacionales y mundiales.
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promotora de Lumbreras Editores, consciente de la necesidad de
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estudiantes provenientes de los sectores populares, principalmente;
nivel que les permita acceder y continuar superándose con solidez en
las distintas universidades y demás centros superiores de estudio.
En esta oportunidad presentamos el Compendio Académico
de Química. Esta publicación, contiene un marco teórico-práctico,
objetivo, sistematizado y didáctico que permite estudiar y comprender
las leyes que rigen los procesos químicos. Como material de consulta
es idóneo para los alumnos y docentes de los niveles secundario y
preuniversitario.
Finalmente los integrantes de la Asociación Fondo de
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comunidad educativa, para lograr una educación científica y
humanista. Asimismo, reafirmamos nuestro compromiso de servir a
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Atentamente
Materia
|
Objetivos
Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
8) Conocer y dominar el concepto genérico de materia.
[e] Entender la clasificación de la materia sustancial.
[e] Diferenciar fenómeno físico de fenómeno químico.
twitter.com/calapenshko
Introducción
Mirando a nuestro alrededor o valiéndonos de nuestros demás sentidos logramos percibir ya sea directa o
indirectamente la presencia de numerosos objetos o cuerpos y además, sensaciones de naturaleza no —corpórea,
tales como la luz, el calor, la gravedad, ete, que impresionan a nuestros sentidos.
Todo esto, a nosotros los seres humanos nos ha generado a través de la historia de la humanidad innumerables
preguntas, que para ser abordadas de manera objetiva, requieren que hagamos una clasificación de todo lo que existe
y que llamaremos en forma general materia. A medida que avancemos en el entendimiento de la manifestación de la
materia, en forma condensada y forma dispersada, además de la clasificación pormenorizada de la forma
condensada, será posible que nuestro estudio sea más ordenado y nos lleve a conclusiones cada vez más coherentes
y comprobadas experimentalmente, así comienza el estudio sistematizado de la química.
CONCEPTO
Es todo aquello que existe en el universo y susceptible a ser percibido por ser una realidad
objetiva independiente de nuestros sentidos, se encuentra en constante movimiento y
transformación mediante fenómenos fisicos y químicos principalmente.
Ejemplos: ] a
Agua Diéxido de Campo Radiación
(H,0) carbono(C 0) magnético Infrarojo(IR)
er
cam ae = Marie
== ? E Ñ 1 1H
== = =="
Extinguidor Imán Plancha caliente
¡Materia sustancial Materia no-sustancial |
(Forma condensada) (Forma dispersada)
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SUSTANCIA
Es todo aquello que posee masa y volumen, pudiendo ser: sustancia pura (sustancia química)
o mezcla. Dt
Sustancia pura
Es aquella conformada por un mismo tipo de partículas, es decir que al ser fraccionada se
encontrará siempre el mismo tipo de unidades estructurales, Tenemos entonces a los elementos
químicos y los compuestos químicos.
A, — Elementos químicos. Son aquellas sustancias que no se pueden descomponer en otras más
sencillas por procesos quimicos, se les llama también sustancias simples.
Ejemplos:
* Mercurio (Hg) : usado en termómetros
+ Cobre (Cu) : usado en cables eléctricos
Alotropía
Es la cualidad de algunos elementos que en el mismo estado fisico pueden presentarse con dos
o más estructuras diferentes, razón por la cual sus propiedades serán también diferentes.
Ejemplo:
Variedades alotrópicas del Oxigeno
A A EEES AAA
| Oxigeno diatómico: O, Ozono: O,
A A ra KÁA a
E
,
* Absorbe la radiación ultravioleta
* Se descompone lentamente en O, a
* Permite la combustión
| * Estable a condiciones
| ambientales condiciones ambientales
e Apto para la respiración e Es tóxico, no apto para la
respiración.
AAA A
Hace unos 2 mil millones de años, los microorganismos que vivían bajo el agua evolucionaron
con la capacidad de efectuar fotosintesis. Gradualmente a través de millones de años, esos
organismos agregaron oxígeno (0,) a la atmósfera. Conforme, parte de este elemento ascendía,
reaccionó por acción de la radiación ultravioleta (UV), convirtiéndose en ozono (0,) (en la
estratósfera). Antes de esto la vida sobre la tierra podía existir solamente debajo del agua, donde
estaba protegida contra los rayos ultravioleta provenientes del sol.
+. Otros elementos que poseen alotropía son: Carbono, Fósforo, Azufre, Hierro, etc.
B. Compuesto químico. Son aquellas sustancias que pueden resultar de la combinación de dos
o más elementos. Se les denota o representa con las llamadas fórmulas químicas.
Ejemplos:
+ Agua (H,O): proviene de la combinación del H, y O,
+ Ácido sulfúrico (H,SO): proviene de la combinación de H,O y SO,
CAPÍTULO | Compendio Académico
.
MEZCLAS
Es la unión de dos o más sustancias químicas puras, (elementos y/o compuestos), donde cada
uno de ellos conservan su identidad. | Dl
Según el grado de división de las partículas de las sustancias dispersas que forman la mezcla, éstas
se pueden clasificar en'
Mezcla homogénea o solución
Es aquella donde las partículas dispersas no pueden distinguirse a simple vista, debido a que
presentan un tamaño muy pequeño, aproximadamente de un diámetro menor a 10 angstrom (A)
GÁ< 10 *cm). Se observa una sola fase.
Ejemplos:
. Acero: es una mezcla sólida que contiene hierro y carbono (Fe+C), principalmente.
. Agua oxigenada! es una mezcla líquida preparada, que contiene agua y peróxido de hidrógeno
(H,0+H,0.,) principalmente.
. Aire! es una mezcla gaseosa natural que contiene N,+0,+C00,+...
Mezcla heterogénea
Es aquella donde se observa dos o más fases pues el tamaño de las partículas dispersas es
mayor a 10Á, definiéndose entonces a los coloides y las suspensiones.
Ejemplos:
Coloide: no sedimentan Suspensión: Fácilmente sedimentan
. Neblina . Leche de magnesia
Leche . Jarabes
. Queso ' Yogurt
ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA
Las partículas que conforman una sustancia pueden agruparse de tres maneras diferentes
dependiendo de la presión y temperatura.
Asi tenemos:
. Forma variable y Forma y volumen
. Forma y volumen
definido volumen definido variable
¡+ Son incompresibles '. Son incompresibles |, Son compresibles
ha Minima fluidez e Son fluidos po Són fluidos
| (prácticamente |
| despreciable) | |
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FENÓMENO FÍSICO
Es el proceso de cambio que ocurre en una sustancia, sin que se afecte la naturaleza interna
de la misma.
Ejemplos:
* Los cambios de estado, reciben diferentes denominaciones.
Sublimación
Fusión Vaporización
A a >
Sólido Liquido Gascoso
* 5olidificación / *. _Condensación/ Licuación /
Deposición Sublimación inversa
FENÓMENO QUÍMICO
Es todo cambio que ocurre en los cuerpos de tal manera que afectan la naturaleza interna de
las sustancias, como consecuencia de ello se forman nuevas sustancias, con propiedades diferentes
a las iniciales, es decir ocurre una reacción química (esto se verá con detalle en un capítulo
posterior).
Ejemplo:
Combustión del carbón vegetal (C) con el oxigeno (O,) del aire, esto se da a diario en el horno de las
pollerias.
co,
pros | Lueg o dl ZO
Carbon rodendo |
A
eme
Representación: €, + Oz 7? CO); + energía calórica
PROPIEDADES INTENSIVAS
Son aquellas características intrínsecas de la sustancia y cuyo valor no es aditivo y no
depende de la cantidad que se disponga de ella.
Ejemplo: Densidad del agua a 4*C, en tres recipientes diferentes (tipo y capacidad)
10
CAPÍTULO 1 Compendio Académico
Fiola
Densidad= 1 gímL 1 gímL
* — Medido con el densímetro
Otros ejemplos:
+ Temperatura de ebullición + Temperatura de fusión * Viscosidad
PROPIEDADES EXTENSIVAS
Son aquellas cuyo valor depende de la cantidad de sustancia que se disponga para analizarlo,
además son aditivos, es decir se pueden sumar.
Ejemplos:
» Peso * Área
* Volumen * Longitud
Problema desarrollado
En la naturaleza el fósforo (P), se encuentra combinado. Está presente en los organismos
vivos, principalmente como fluoroapatita Ca, (PO), F, hidroxiapatita Ca,(PO ), OH, en los huesos
y dientes, Pero industrialmente, el elemento se obtiene a partir de los minerales de fosfatos
calentándolos entre 1200 y 1500'C en un horno de arco eléctrico con SiO, y carbono. el cual se
expresa.
Ca(PO Ja + SiO gio + Ci + CASiO y. + CO 4 + Pus
1. — Indique al menos una materia no sustancial que se expresa en el enunciado.
Respuesta: La radiación infrarrojo (calor), usado para calentar el horno.
2. Evalúe y determine a las sustancias simples que están involucrados en el proceso industrial.
Respuesta: Una sustancia simple,es un elemento químico que aún no forma compuesto
químico, estos son! carbono (C) y fósforo (P.)
3. — Evalúe y determine el compuesto natural ternario del fósforo.
Respuesta: Del enunciado los compuestos: Ca, (PO,),F, Ca,(PO,),0H y Ca,(PO.,),, este último
se encuentra en el mineral y solo posee a tres elementos, es decir la respuesta es Ca, (PO),
4. — Evalúe e indique la fórmula de todos los compuestos que aparecen en el enunciado.
Respuesta: los compuestos contienen al menos a 2 elementos quimicos.
Cas(POJF, Ca,(PO,),OH, Ca,(PO ),, SiO,, CaSiO, y CO.
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PROBLEMAS
Si trituramos un trozo de caliza (al 20% en
CaCO,) y luego adicionamos unas gotas de
ácido muriático (HCl disuelto en agua) se
observa luego el desprendimiento de un
gas (CO). En base a esto es correcto
afirmar
A) ha ocurrido un fenómeno quimico.
B) al triturar la caliza se descompone el
carbonato de calcio (CaCO,).
C) la caliza es una sustancia elemental,
D) el ácido muriático es un compuesto.
E) el CO, se forma por un fenómeno fisico,
En un recipiente “vacio” se depositan
25 mL de agua de caño y se añade 1 cubito
de hielo, del cual se puede concluir, que:
A) No es posible que el agua se vaporice.
B) No existe transferencia de materia del
hielo hacia el agua.
C) Existe proceso químico por ello el hielo
se funde.
D) Es posible que luego de un tiempo
exista agua en las tres fases (tres
estados).
E) Noes posible que el hielo se sublime.
Indique lo que no corresponde a los
compuestos químicos.
L Se pueden formar por la reunión de
dos o más elementos químicos, en los
cuales ocurrirá fenómeno fisico.
ll. Sucomposición química está definida
y se mantiene constante.
MI. Puede estar constituido por átomos
de un mismo elemento químico, tal
como el ozono (O,)
A a ——
IVY. Varios compuestos pueden tener a los
mismos elementos quimicos en su
composición.
V. SO, y 50, representan al mismo
compuesto químico,
A) 1— 15 y MI
B) HI y IV
C)IVyV
DI y IV
E)I-IllyV
El fósforo vaporizado se condensa como un
sólido blanco, bajo agua para evitar su
oxidación con el oxigeno del aire. Aún
guardado bajo agua, el fósforo blanco se
convierte en fósforo rojo. El fósforo rojo y
el P,S,, se usan en los+cerillos, ya que
estos arden cuando se calientan por
fricción; de lo cual se resultan los
fenómenos:
L — Oxidación del fósforo blanco
11. Condensación de fósforo
MI. Los cerillos arden con la fricción.
Indique en orden (1, II, IID si los
fenómenos son físicos (F) o químicos (Q)
respectivamente.
C) FFF
E) FFQ
A) QQF
D) QFQ
B) QQQ
Mencione a las sustancias químicas con
propiedades definidas.
l. Bronce y latón
II. Ácido sulfúrico y salmuera
II. Bromo y hielo seco
IV. Agua tridestilada y oro de 24 kilates.
A) Sólo III
D) Sólo IV
B)U y HI C)MUI y 1V
E) 1 y 11
CAPÍTULO |
b. Mencione aquellas que representan a
mezclas heterogéneas.
IL. Agua con sacarosa
IT. Aire disuelto en agua potable
TIL Estratus (tipo de nube)
TV, Humos contaminantes que liberan los
centros industriales.
A) Sólo IV B) Sólo II
DM — 1H y IV
CHIH y IV
E) I y HI
Indique verdadero (V) o falso (F) a las
proposiciones respecto a la mezcla.
() Cadasustancia participante mantiene
su identidad a pesar que se puede
disociar.
() Puede ser sólida, líquida o gaseosa,
teniendo las últimas mayor desorden
de sus particulas.
(-) De ser homogénea, su composición es
variable de un punto a otro,
() Silos componentes se sedimentan con
el tiempo, se trata de una mezcla
heterogénea,
A)FVVF — B)VVFV
D) VVFF
C) FVFV 10
E) VVVF
Determine la cantidad de proposiciones
verdaderas (V) que corresponde a. la
sustancia química pura.
+ Necesariamente contiene a particulas
idénticas.
+: Es más frecuente encontrarlo en la
naturaleza
- Sus componentes se pueden separar
por proceso químico.
+ Al interaccionar con otra partícula
necesariamente se altera su
composición.
Compendio Académico
* El valor de sus propiedades se
mantiene invariable al calentarse o al
enfriarse.
AJO B) 1 0) 2
D3 D5
Indique aquellas proposiciones que
corresponden a un elemento químico.
Il. Su más pequeña es
denominada átomo.
porción
ll. Al juntarse dos o más elementos,
siempre ocurrirá una combinación
para generar un compuesto químico.
II A condiciones ambientales son sólido
y liquidos únicamente.
IV. Ya
mediante procesos quimicos en otros
más simples.
no se pueden descomponer
A)1- IL y IV
B) 1 y IV
C) Uy HI
D) 1 —Hll y IV
E) ll y IV
. Sivertimos un poco de sal común (NaCD a
50 mL de agua y agitamos hasta que todo
se disuelva, luego vertimos 30 mL de
aceite de oliva de manera cuidadosa,
entonces marque verdadero o falso según
corresponda.
IL. Al final se observan dos fases.
IL. La fase inferior es una mezcla
homogénea.
lll. La sustancia que forma la fase
superior tiene menor densidad.
TV. El agua se dispersa en el aceite.
A) VVFV
D) VVVF
C) VVFF
E) FVVF
B) FVVV
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Lumbreras Editores
12,
14
Evalúe e indique la(s) relación(es)
correctals),
Il. Amalgama de plata * compuesto
químico de la plata.
IL. NaCl: se
procedimientos químicos,
IM. CaSO,.2H,0
cuaternario.
descompone por
: compuesto químico
IV. P, (fósforo blanco) : es un compuesto
quimico tetraatómico.
AU y IM
B) 1-11 y MI
C)IyIV
DH y IV
E) I y Il
Determine aquellos que representan a
fenómenos quimicos en la naturaleza.
IL Fusión nuclear del
hidrógeno.
ll. Fotosíntesis en las plantas.
elemento
TIL. Putrefacción de la materia orgánica.
IV. Corrosión de los metales
V. El ciclo del agua.
A) Sólo IV B)IyIV CHI y IV
D) 11 — 111 y IV E) Sólo HI
Evalúe € indique las propiedades
extensivas de la materia.
I. Densidad de sólido
11. Temperatura de condensación
TIL. Maleabilidad de metales.
IV. Masa inercial
A) 1-1 y IV B)1 y TV
C) 1 y MI
D) Sólo IV E) Sólo 111
- de presión y temperatura.
14. Se tiene mercurio en dos recipientes de
igual capacidad a las mismas condiciones
Indique
aquella(s) propiedad(es) aditiva(s).
L Volumen
11. Presión
111. Temperatura
TV. Densidad
A)Sólo IV B)lly!l C)IyH
D)I y II E) Sólo I
Evalúe e indique verdadero (V) o falso (F),
a cada proposición respecto a la materia.
() Es una realidad objetiva dependiente
de nuestros sentidos.
( ) La energía es una forma de materia
que posee masa pequeña pero
despreciable.
() La materia sustancial necesa:
riamente posee masa y volumen.
() Según la teoría de Einstein, la
materia sustancial se transforma en
energía.
A) VVFF — B)FFVV C) FFVF
D) FVFV E) VVVF
. Evalúe lo que corresponde a la alotropia e
indique verdadero (V) o falso (F).
( ) Es propiedad de algunos compuestos
quimicos.
() Es propiedad de cada elemento
químico.
() Los alótropos poseen propiedades
diferentes a pesar de contener átomos
del mismo elemento.
() H y H, son alótropos del hidrógeno.
A) FFVV
D) FFVF
B) FVVV C)VVFF
E) FVVF
Estructura
Atómica Actual
Objetivos
Al finalizar el presente capitulo, el lector estará en la capacidad de:
[8] Describir las partes del átomo
[8] Interpretar la notación de un átomo
le] Diferenciar ión del átomo neutro
le] Diferenciar los tipos de núclido
twitter.com/calapenshko
Introducción
Desde que el ser humano empezó a plantear diferentes interpretaciones acerca de la constitución de la
materia fue inevitable buscar siempre el punto inicial o la unidad más pequeña: asi la idea del átomo, nace con
Leucipo y Demócrito, para luego de varios siglos encontrar argumentación más objetiva acerca de como son los
átomos, en la teoría atómica de Dalton.
El descubrimiento de las diferentes partículas subatómicas. realizado por notables científicos, ha permitido
llegar a la conclusión de como son los átomos (concepto actual). así daruna explicación coherente acerca de las
sustancias y 5u comportamiento en las transformaciones químicas.
ÁTOMO
Es la porción más pequeña en que se puede dividir a un elemento quimico, manteniendo sus
propiedades,
Todo átomo es un sistema energético en equilibrio dinámico, en el cual se diferencian dos zonas
principales: El núcleo atómico y la zona extranuclear.
Ejemplo: El gas Helio
«——e Electrónte) | Particulas
l ARS Protóni p*) + Subatómicas cÚ : , . F es Múeleo ES Neutróntn”) | undamental Atómico — a
Zona
Extranuclear
15
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protón (p ')
. Nucleones fundamentales s E neutrón (n)
Otras partículas en el núcleo: Mesón, neutrino, ... quark,
Características generales de las partículas subatómicas fundamentales
E === mz == EX A CAE | a O
r articula | Masa absoluta Carga absoluta iva | Descubridor
| | Thomson | ll 911.108 | 16.10% a | Electrón le) | 9 10 | 1,6.10 1 | (1897)
A e ea € LM cli OO E emo
| l 24 ! -19 I | utherior
1 1,67: . 10 Í +1,6. 10 Í
1 | Protón (p") 2. 3 | 6 1 | as 91 9) |
A _AANMMA — y Esos : —
| Chadwick
N . 21
EE
A RÁ 1
* Relación de masas: a =p ">e -)
+ Elelectrón, es co acid como la unidad fundamental de carga ya que su carga eléctrica es la
más pequeña. El valor de su carga fue calculada por primera vez por Robert Millikan.
NÚCLIDO
Es la representación del núcleo del átomo de un elemento químico,
NOTACIÓN DE UN NÚCLIDO
A A de maso
E 0. E
Z 2 7]
Simbolo del Número
elemento Atómico
NÚMERO ATÓMICO (Z)
* Indica el número de protones, en el núcleo de cada Atomo.
Z= $ protones]
* — Enlos átomos neutros se cumple Z=*p*=+He” |
+ — El valor de Z, es único y propio de cada elemento.
Ejemplo:
Hidrógeno (Z=1) Sodio (Z=11)
Helio (Z=2) Fósforo (Z=15)
Litio (Z=3) Plomo (Z=82)
16
CAPÍTULO 11
NÚMERO DE MASA (A)
Compendio Académico
Es denominado número de nucleones fundamentales de un átomo, nos indica la suma del
número de protones y el número de neutrones.
o
Ejemplo: En la siguiente notación identifique Á y Z
mm
¡A=Hp+to => A=Z+N
mEaj 4-22
| 50 Sn: Z = 50
——2 | Hin* =72
TIPOS DE NÚCLIDOS
isótopos o hílidos
Conjunto de átomos que pertenecen a un mismo elemento (poseen igual Z) pero presentan
diferente número de masa, debido a que contienen diferente número de neutrones. Sus
propiedades fisicas son diferentes y sus propiedades químicas son iguales.
Ejemplo: lsótopos del Hidrógeno.
Leyenda:
(5; protón
8 * neutrón
2 electrón
Notación del
núclido p ss »
Nombre Protio (H) Deuterio (D) Tritio (T)
Abundancia ¡
99,985 % 0,015 % =0% |
natural |
Núcleo atómico Estable Inestable | Um pa
ELEMENTO QUÍMICO
gal
Es aquella sustancia simple constituido por isótopos, los cuales pueden ser naturales (estables
o inestables) y artificiales (inestable). Esto se verá con detalle en el capítulo de TABLA PERIÓDICA.
ISÓBAROS
Conjunto de átomos que pertenecen a diferentes elementos, pero que poseen igual número de
masa.
Ejemplos:
127
sa Te
127
5 1
55 55
94 Cr ¿Mn
17
Lumbreras Editores
Sus masas atómicas son de valores muy aproximados, pero sus propiedades fisicas y quimicas son
diferentes.
ISÓTONOS
Conjunto de átomos de elementos diferentes, pero que poseen igual número de neutrones. Sus
propiedades físicas y quimicas son diferentes.
Ejemplo:
Ñ 13 l | l
Mz: a
= . a
tv =7i%n =7
IONES
EJE
fin" =28;4*n' =28
Son los átomos dotados de carga eléctrica, debido a que han ganado o perdido electrones.
lón positivo
Resultan cuando el átomo ha perdido electrones, se les denomina catión.
Ejemplos:
25 - catión divalente
* 20Ca He” = 20-2= 18
lón negativo
pta tión tretavalente -4
* _sePb He” = 82-4=78
Resultan cuando el átomo ha ganado electrones . se les denomina anión.
Ejemplos-
. NO - anión trivalente
«He =7+3=10
D* anión monovalente -=1
e rl «He? = 17+1=18
Los electrones que un átomo puede ganar o perder se presenta en un tipo de unión quimica
denominado ENLACE JÓNICO.
Ejemplo 1
Determine el número de neutrones de un
átomo E que es isóbaro del CalZ=20) (A=40) e
isótopo del K (Z=19).
Resolución
E isóbaro e Ca =E(A=40)
E isótopo ¡¿K = E (Z=19)
7. E(A=40, Z=19)
$ neutrones de E = 40-— 19=21
Ejemplo 2
Determine el número de masa de un catión
divalente que tiene igual número de electrones
18
que el átomo neutro del Ca(Z=20), además la
cantidad de particulas neutras fundamentales
en su núcleo es 12 unidades más que el número
de masa del isótopo más pesado del carbono el
cual tiene 14 nucleones.
Resolución
Sea el catión E”?
E* igual He” ¿Ca => E* (20 e)
de donde: E tiene Z=22
+ neutrones (E) = A(C-14) + 12
fi neutrones (E) = 14+12= 26
A(E) = Z+N = 22+26 = 48
CAPÍTULO 11 Compendio Académico
— “DTU
l. Cierto átomo tiene una relación de Ml, Se pueden generar isótopos
artificialmente. neutrones y protones de 9 a B, además
N-=Z=2; determine el número de electrones
del catión divalente de dicho átomo.
A) 14
D) 15
B) 12 C) 16
E) 18
Un catión tiene una carga absoluta de
3,2x10" C, tiene
electrones que un átomo de carga nuclear
de 4,8x10"'C y es isóbaro con el Co — 60.
Determine el número de particulas neutra
igual número de
del catión.
A) 30 B) 31 Cc) 32
D) 33 E) 28
Un catión tetravalente tiene una carga
nuclear absoluta de 4x10* C y es isóbaro
con un isótopo del hierro (Fe); Z=26, el cual
presenta 29 neutrones, determine el
número de particulas neutras
fundamentales del catión pentavalente del
átomo que tiene 25 protones en su núcleo.
C)35
E) 23
A) 30 B) 25
D) 33
Acerca de los isótopos, indique verdadero
o falso según corresponda.
I. No
isótopos naturales.
todos los elementos tienen
TL. Presentan propiedades — fisicas
similares.
IV. Sus átomos neutros tienen igual
número de electrones.
A) FFVV
D)VFVEF
B) FVFF C)VFVV
E) VFFV
Un átomo tiene número másico trece
unidades más que su carga nuclear
multiplicada por dos, dicho átomo es
isótono con el átomo de Ru-102 (Z=44),
determine
= Número de electrones que le
corresponde al anión trivalente del
átomo inicial.
— La carga nuclear absoluta de dicho
átomo .
A) 48 y 7,2x10*
B) 45 y 7,2x10—
0) 45 y 7,2x10
D) 42 y 7,2x10"
E) 48 y 3,6x107**
Con respecto a los isótopos, y algunos de
sus compuestos, indique la alternativa
incorrecta.
A) El Cl-35 y el Ci-37 poseen
propiedades químicas iguales.
B) Los isótopos artificiales son estables.
C) Presentan la misma carga nuclear
D) Nopueden ser de diferentes elementos
E) El DO y H,O poseen densidades
diferentes.
19
Lumbreras Editores
7.
20
Respecto a la estructura atómica actual
indique verdadero (V) o falso (F).
L Los electrones se desplazan a gran
velocidad y son las partículas más
livianas.
IL. La carga relativa de un protón es +1
coulomb y la del electrón es -—1
coulomb.
MM. El tamaño de los átomos está
determinado por la zona
extranuclear.
A) FVF B) VVV C) VFF
D) VFV E) FFF
La gasolina de 84 octanos contiene alto
contenido de plomo (Z=82, A=207) y el
petróleo contiene azufre (Z=16, A=32).
Indique verdadero o falso según
corresponda.
IL. Entre los dos átomos hay 98
electrones.
11. El catión tetravalente del plomo tiene
122 neutrones más que el anión
divalente del azufre.
III. Un átomo de plomo pesa más que un
átomo de azufre.
A) VVF
D) VVV
B) VFV C) VFE
E) FFV
¿Cuántos electrones ha ganado un anión
que tiene igual número de electrones que
el catión trivalente de Al(Z=13), si al inicio
el átomo tenía 3 electrones menos que el
anión monovalente del F(Z=9)?
A)1
D) 4
B) 2 03
E)J5
10. Identifique al átomo neutro que presenta
1.
12.
21 neutrones y tiene un electrón más que
un átomo cuya carga en la zona extra
nuclear es 2,88x10*%C.
A) K B) ¿Ca OK
E) T¿Kr D) Se
El aluminio es un metal usado en la
industria aeronáutica, por ser muy
liviano, Determine el número másico si su
catión trivalente es isoelectrónico con el
anión divalente del oxigeno (Z=8), además
su cantidad de neutrones es menor en dos
unidades que el número de neutrones de
el catión tetravalente del azufre (Z=16,
A=32).
A) 29 B) 30 C) 28
D) 27 E) 31
El modelo atómico actual considera
algunos aspectos, indique lo que no
corresponde,
A) Los electrones presentan una
trayectoria indefinida.
B) Los nucleones son solo protones y
neutrones,
C) Las particulas fundamentales tienen
las mismas propiedades para todos los
atomos.
D) Las particulas que son responsables
de la cohesión nuclear son los mesones
descubiertos por Yukawan.
E) Concentra su masa en una región muy
pequeña denominada núcleo,
Química Nuclear 3
DISEÑO DE UNA BOMBA
DE HIDRÓGENO
CAPÍTULO Il
Objetivos
Al finalizar le presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
[e] Entender el fenómeno radiactivo.
le] Completar y balancear las ecuaciones nucleares.
le] Clasificar las reacciones nucleares.
[e] Interpretar el tiempo de vida media y su aplicación en radioisótopos
Introducción
La energía que recibimos del sol; la cura de afecciones cancerígenas; la determinación de las edades de restos
fósiles, cerámicas, y de la tierra; el control del espesor de las láminas de metal, de papel. la detección de fallas en
estructuras metálicas, arquitectónicas, etc. Todas estas aplicaciones dependerán de la utilización de la energia
liberada por los núcleos atómicos: está claro que esta energía, también fue utilizada para el perjuicio del hombre,
en la segunda guerra mundial, en el accidente en Chernovil, y en las pruebas nucleares desarrolladas en el Atolón
de Mururoa, pero ¿cómo se produce esta energía? ¿cómo puede aprovechar el hombre esta energía, sin
perjudicarse, ni perjudicar el medio ambiente? estas y muchas interrogantes serán aclaradas mediante la
comprensión de la química nuelear.
¡El viejo sueño de los alquimistas, de transformar un elemento, en otro diferente, se hará realidad!
CONCEPTO
Es la parte de la quimica que se encarga del estudio de las transformaciones que experimentan
los núcleos, asociados con la energia, siendo su principal fenómeno la radioactividad.
RADIACTIVIDAD
Es un fenómeno que se origina por la desintegración del núcleo atómico, debido a su
inestabilidad, produciendo nuevos núcleos con la emisión de particulas y energía. Dicho fenómeno
puede ser dado, en forma espontánea (radioactividad natural) o en forma inducida (radiactividad
artificial).
La Radiactividad natural fue descubierta en forma casual por Henry Becquerelen 1896, alestudiar
la fluorescencia de ciertas sales de Uranio como la pechblenda.
21
Lumbreras Editores
Principales emisiones radiactivas:
po _ Tipode de emisión l o ' _Gamma 0 (y) A
Naturaleza Corpuscular Corpuscular | Radiacción |
| electromagnética |
o a e MS
| |
| Notación | bi > 4116 E->' | VIVVY => "y |
p sg > e mo)
| Carga relativa | 2 E | 0 1
| Masa (uma) | 4 55 0 |
| Velocidad promedio | 20000 Em 270 000 Em e=300000%M
| de salida s 8 S
Principales partículas corpusculares
* — Son partículas que poseen masa.
' Nombre ' Notación | Nombre [| Notación di Y : A dá
¡— Protón ¡H:p Deuterón 7 ¡Hid |
| Neutrón nin | Tritión 5H pt |
1 a E AA+) ho A md a
| Beta o er | | Alfa | ¿He 0
| Positrón ll If |
ECUACIÓN NUCLEAR
Es la representación de una reacción nuclea
números de masa y de carga nuclear,
Ejemplo"
Sea la desintegración del núcleo de Torio:
r. donde se debe cumplir la conservación de los
292 q 1 o bh “+ 5 BHRa+ ¿He
Núcleo Núcleo Particula
padre hijo emitida
De donde:
O EEE >
| Conservación del número de masa: 232 = 228 + 4
A
22
Conservación de la carga nuclear: 90 = 88 + 2
|
Í
_—_ E
a
_— e
CAPÍTULO Il Compendio Académico
EMISIONES RADIOACTIVAS ESPONTÁNEAS
Son las emisiones de partículas y energia debido a la inestabilidad de un núcleo determinado;
estas pueden ser: ; Dd
Emisión alfa (0)
Son emisiones que se presentan en núcleos pesados con números de masa mayores a 209 y
números atómicos mayores a 83. Estas, van acompañadas de rayos gamma,
Ejemplo:
Po — ¿Pb + ¿He
Núcleo Núcleo Particula
padre hijo emitida
Emisión beta ([))
Son emisiones de electrones que son producidas por la desintegración de los núcleos
inestables, generalmente debido a un exceso de neutrones respecto al número de protones.
Ejemplo:
ld 1 Ú
2 == Pe a
Núcleo Núcleo Particula
padre hijo emitida
Emisión gamma (y)
Son emisiones propias de núcleos metaestables; puesto que luego de la emisión, no cambia su
identidad, pero existe en ellos reacomodo de nucleones, emitiendo radiación gamma
principalmente.
Dre El 6
A O:
Metaestable Estable
TRANSMUTACIÓN NUCLEAR
Es un cambio del número de particulas nucleares, formándose nuevos núcleos, particulas y
emisión de energia; para ello se utilizan como proyectiles otros nucleones o particulas simples. La
primera trasmutación nuclear fue realizadoen 1 919 por Ernest Rutherford, al bombardear núcleos
de Nitrógeno (núcleo estable) con particulas alfa, según:
¡; N+ ¿He > ¿0+,H
Descubriéndose de este modo al protón, pero ¡el Nitrógeno se ha transformado en Oxigeno! El
sueño de los alquimistas se hizo realidad.
Radioactividad artificial
En 1 934, los esposos Joliot Curie, descubren la radiactividad artificial a partir de la siguiente
reacción nuclear:
“Al+ ¿He > RP+¿n
El núcleo hijo producido, sufre la siguiente transformación: a Pp => * Si + 7, P.. de este modo el
positrón (o. p), es un producto de la radiactividad artificial (por bombardeo nuclear).
23
Lumbreras Editores
Tiempo de vida media (+.,)
Es el tiempo transcurrido para que se dengraen la mitad, de una sustancia radiactiva.
Ejemplo:
El Sodio — 24; es un isótopo radiactivo, que DS en el torrente sanguíneo, como solución
salina, puede ser monitoreado para rastrear el flujo de sangre y detectar posibles obstrucciones en
el sistema circulatorio; si se ha colocado 4 mg de Na—24 en el cuerpo de una persona durante 74
horas, y su vida media es de 14,8 horas, determine la cantidad de sustancia sin desintegrar (que
aun queda) finalizado este tiempo.
Podemos realizar el siguiente esquema
- --- tiempo=74h ——— e — 7 y
» (mr O» a >» O
my-=4m8 m=2mpg M=1m > 9
Se puede determinar la cantidad de sustancia, no desintegrada según:
me mM, = masa inicial a desintegrarse
Mp? —— mm, = masa que queda sin desintegrarse
] 2 ¿om = número de semidesintegraciones
Donde
— — : —, Calculoden=> n= P- 5
Sa tiempo total tz 14,8
MARO 08 Ada a : y | Luego: mp= > = m, = 0,125 mg
Radioisótopos o Isótopos Radioactivo
Son núcleos de algunos elementos, que debido a su inestabilidad producen la emisión de
energía, la cual tiene múltiples aplicaciones en diversos campos de la actividad humana
Algunos isótopos radiactivos y sus aplicaciones
*« — Enmedicina
e ii a AAA AS io Y ón OO TA pes y
¡ Tratamiento para el cáncer, esterilización de
' Co—60 5,6 años | | material quirúrgico. | r - -— —— €PEORE gq A A A AAAKXÓXA _— ET a - ——
| Cs—137 | Tratamiento de cáncer, para medir. la vida media | se norás |
1 ">. dle Fármacos radioactivos en el cuerpo. | TOA
En forma de yoduro de sodio, es usado para | as A
| I-—131 8,05 dias
| | tratamiento en afecciones tiroideas. | | ns : le poe 0
l Pp-32 | Enfo forma de osfato, se emplea para el | 14,3 días
| | | tratamiento de cáncer a los huesos; leucemia. |
| Te 99 | Gammagrafí la, imágenes óseas, visualiza el l 6.01 hora |
| movimie nto del corazón.
i | | 1
24
CAPÍTULO 11
TF ]
Í me Ls
| 7 b d | | AE ¡Usado para absorción de abonos* oturminendola | Estable
| ¡cantidad de abono necesario para cada planta. |
A + PP.
| ¡Us sdb para retardar la germinación en semillas y | |
' Co—60 |tubérculos; para esterilización de insectos | 5,27 años
| (control de plagas) |
A il ¡
L Cs - 137 Conservación de alimentos por radiación. 30, T años 30,7 años |
En industria
Í Isótopo Aplicación Ml ty !
Det t sl de humo en negocios y casas lAm=241 | 00 ra 1,248
Mide los niveles tóxicos de plomo en las pinturas
Cd — 109 Para analizar aleaciones metálicas, en embalajes ¡| 1,285 años
' p li lec | Br-82 ara analizar transporte de petróleo en 35.30 h Ñ
| ¡oleoductos |
p <__ _n—__———— Y e o Ae —-— A ti —
| | Reduce la carga estática en películas fotografías $
| Po=210 ¡en grabaciones, fonografías, aumentando la | 138,37 días
——] ¡calidad de sonido e imagen. 1 La
FISIÓN NUCLEAR
Consiste en el fraccionamiento de núcleos pesados por acción de neutrones lentos
produciéndose nuevos núcleos más livianos e inestables, neutrones y liberación de energía.
Descubierto en 1 935, por Otto Hann y Fritz Strasemann; actualmente son procesos controlados
en los reactores nucleares.
La fisión nuclear es el principio de la bomba atómica.
Ejemplo: la fisión del Uranio = 235
235 93 140 1 ; S Us jn > SKr+ 5 Ba + 3,n - energía
FUSIÓN NUCLEAR
Es una reacción nuelear en la que a partir de la unión de núcleos ligeros se obtienen núcleos
pesados, con un desprendimiento de energía. Para que pueda tener lugar la fusión los núcleos
ligeros deben tener altas energías cinéticas para vencer la repulsión electrostática, por esto se
requieren de temperaturas del orden de 10” *C, por ejemplo en caso de la fusión del Hidrógeno que
ocurre en el sol:
y
“H+¡H = ¿He + energía
25
A todo el público en general:
Este libro a sido escaneado por el GRUPO [1% Salida y ha sido
repartido por los grupos oficiales de nuestro team.
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LEIN (cuyo significado es Libro Escaneado e Inmortalizado), si usted
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Agradecemos tu fidelidad en el seguimiento que haces a nuestros
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23 de Enero del 2021 09:29pm
Atentamente
Lumbreras Editores
26
PROBLEMAS
ca E AS oa
Indique la proposición incorrecta. A) 3,29x10"**
B) 2,78x10"'
A) El combustible de la fusión nuclear es C) 3,29x10""
abundante. D) 1,39x10""
B) La bomba de hidrógeno se E) 2,78x10"*
fundamenta en la fisión nuclear
C) La fusión nuclear es un proceso 4,
termonuclear
D) La bomba atómica lanzada en
Nagasaky fue de plutonio.
E) El sol es considerado un gran reactor
termonuclear
Un kero de madera incaico es analizado
por el método del C-14, detectando el
contador Geiger 20 desintegraciones por
minuto y sabiendo que una muestra
estándar de edad cero presenta 18,4
desintegraciones por minuto. ¿Cuál es la
edad aproximada del kero incaico?
Datos: ts (C-14)= 5730 años 5.
log 1,09 = 0,04; log2 = 0,3
C) 680 años
E) 427 años
A) 745 años B) 500 años
D) 465 años
La siguiente reacción es de fusión nuclear
E 3 4 1
Determine la energía liberada por la
formación de 10 núcleos de ¿He. (En
Joules: 1 u.m.a <> 1,6x 10" J
Datos.
¿He = 4,0026 u.m.a
¡H=2,0141u.ma
¡H=3,01605 u.m.a
¡n = 1,009 u.m.a
Acerca de la fusión nuclear, indique la
proposición incorrecta.
A) En forma natural ocurre en las
estrellas
B) Genera alta contaminación ambiental
por el plasma originado,
C) No se puede controlar debido a la alta
temperatura a la que se desarrolla.
D) Es más energética que la fisión
nuclear.
E) Consiste en la unión de núcleos
formando un núcleo más pesado.
Á partir de 16 g de un radioisótopo cuya
curva de semi desintegración es
mig)
m/2
m4
m16L.....
tiempo (min)
Determine: t y la masa que queda luego de
8 minutos
A) 2 min y 125 mg
B) 4 min y 62,5 mg
C) 2 min y 62,5 mg
D) 4 min y 250 mg
E) 5 min y 500 mg
CAPÍTULO Il Compendio Académico
6. Como se enunció en el problema 7jen 9% ElAu-198 del que se habla en el problema
1999 se obtuvo por primera vez al número8es inestable por lo que el método
ununcuadio —-289 (Uuq), el cual tiene un ya descrito no se usa como técnica de
tiempo de semidesintegración de 30 obtención de oro, pues de lo contrario ya
segundos. ¿Cuál es el tiempo para que la hubiese desencadenado una fiebre
muestra se desintegre en un 99%? mundial En un experiencia resultó que
(log2=03.) 320 mg de Au inestable obtenido decae a
10 mg en 324 horas. ¿Cuál es el tiempo de
42005 B)290s C) 320 vida media del Au— 198 (en horas)?
D) 520 s E) 667 s
A) 64,8 B) 48,2 C) 75.3
7. En la detonación de la bomba atómica D) 60 EJ525
ocurre la siguiente reacción nuclear.
=U + n — ¿5 Ba+ zo Kr + 3,n 10. Los alquimistas perseguían 2 propósitos:
A ; obtener el elixir de la vida (panacea) y
235,04 1435,91 88,91 ] s a RO obtener oro a partir de elementos más
l . baratos: los cuales no fueron logrados;
Determine aproximadamente la energía e A
ieradarsn el priceo, an ya en tiempos de la peca reciente
el segundo osito d 0 odo $
Dato: Masa del ¿n= 1.009 u.m.a z $ ; A A ES
hizo realidad cuando se obtuvo Au —198
1 uma <> 931 Mev. (Z=79) a partir del bombardeo de un
ADE núcleo con un neutrón. Si al obtenerse
, cáé este isótopo de Au inestable se libera un
B) 2,36x10* Mev do le ; 2
C) 2,16x10* Mev protón.
¿Cuál es el núcleo bombardeado?
Dato: Z: Ir= =78, Hg=80, Pb=8; D) 1.88x10* Mev a as r=77, Pt=78, Hg=80, Pb=82,
E) 0,8x10* Mev pe
8. En un centro médico de investigación se AJ BA B) Hg C) Fb
, : . , D) l: E) Pt
quiere estudiar la anemia de cierta
persona flanemia consiste en la baja 2%
ll. Unaserie radiactiva se inicia conel j¿ Np cantidad de glóbulos rojos y por ende de
hemoglobina); la hemoglobina se sintetiza
con hierro: para lo cual a un perro se le
inyecto en forma de sal de hierro 256 mg
de 7. Fe (t%=46 días). ¿En cuánto tiempo
el perro sólo tendrá 1 mg del radioisótopo
en su sangre?
C) 424 dias
E) 368 dias
A) 564 días B) 200 días
D) 468 dias
emitiendo particulas « y P en distintas
etapas de la serie hasta que llega a
209 y:
us Bi. formarse el núcleo estable
¿Cuántas particulas «€ y PB se habrán
emitido en toda la serie respectivamente?
Ay 5
D)3y8
B)4y7 C02y5
E)7y4
27
Lumbreras Editores
12.
13.
1.
28
Se encontró que una muestra de agua de
1,25.10*
hidrógeno ordinario por átomo de tritio; si
rio, contiene átomos de
el tritio se desintegra; determine la
relación entre el número de átomos de
hidrógeno ordinario y los tritio después de
48,2 años en que se tomó la muestra.
Dato: tritio (t,, = 12,3 años)
02.10%
E) 8.10%
A)5.10% B)3.10%
D) 4.10*
La suma de los números atómicos de dos
isótonos es 54. Determine la diferencia de
los números de masa de dichos isótonos si
el menos pesado al emitir una partícula
beta origina un núcleo de carga relativa
2.
A) 1
D) 4
B) 2 03
E) 5
A principios de 1999 se anunció la
obtención de un isótopo de un nuevo
elemento superpesado el de Z=114, con
A=289, el cual tiene más estabilidad que
los otros superpesados y la IUPAC lo
llama ununcuadio (Uuq): dicho isótopo se
obtuvo bombardeando al ss Pu con núcleo
de Ca — 48 (Z=20) acelerado. ¿Cuántas y
qué particulas se emitieron por núcleo de
Uuq formados?
C) 3a
E) 3n”
A) 24*
D) 41H
B) 28
15. Relacione adecuadamente al radio1sótopo
con su aplicación.
16,
L P-32
TL. 1-131
M. C-14IV. Na-—24
V. K-40
a. Trazado sanguineo
b. Fechador de rocas
c. Tratamiento de tiroides
d. Combate plagas agricolas
A) Tb — Mla — 1Vd — Ve
B) Id — lla — IVb — Ve
C) la — Ib — lle — Ivd
D) Id — lle — TVa — Vb
B) la = lc — Mb — Vd
Acerca de las radiaciones «, P y y;
indique lo correcto.
A) El paso de estas tres radiaciones por
una porción de aire forma cationes en
el siguiente orden, y> B>a«u
B) Las radiaciones beta tienen mayor
desviación que e enel experimento de
Rutherford, por su menor masa.
C) Las partículas alfa son átomos de
helio.
D) Las partículas beta son aniones y esto
explica su carga negativa.
E) La
extremadamente pequeña de gamma
naturaleza —corpuscular
explica su alta velocidad.
CAPÍTULO 111
17.
1.
Un químico compra 1 g de un elemento
radiactivo de una institución ligada a la
En trayecto a su
laboratorio demora 3 horas. ¿Qué cantidad
energia nuclear,
de elemento radiactivo se habrá
desintegrado?
(t%+ = 1 hora)
A) 725 mg B)915 mg D) 450 mg
D) 125 mg E) 875 mg
Señale la proposición incorrecta, respecto
a la radiactividad.
A) El positrón es la antiparticula del
electrón.
B) Las únicas emisiones nucleares que
existen son a, PB, y
C) Existe fenómenos nucleares donde el
núcleo conserva su identidad.
D) La emisión positrónica es propia de
núcleos inestables artificiales,
E) La emisión alía es propia de núcleos
pesados.
Complete las siguientes ecuaciones
nucleares.
Coín, e Ji Mn
7 A] ld, a)...
1 lap) Ag
IV, E
A) niAl, 53 Pt, ; Be
B) a:;Mn, y, Ag, ; Li
C) 039 M E, be > Pd, ¿Li
D) pÉMg, Pt, 3 Li
E) a Mg, 5. Pd. ¿Li E +46
t
w
i
t
t
e
r
.
c
o
m
/
c
a
l
a
p
e
n
s
h
k
o
Compendio Académico
20. Respecto a la fisión nuclear, indique lo
21.
- incorrecto.
A) Sus desechos radiactivos
altamente contaminantes.
són
B) La masa del núcleo se conserva.
C) Requiere de una masa crítica
D) Un núcleo pesado se parte en dos o
más núcleos más ligeros
E) Se produce más de un neutrón rápido
por ruptura del núcleo.
Acerca de la radiactividad artificial,
indique lo incorrecto.
A) Las particulas emitidas son leptones.
B) La etapa anterior a ella es una
transmutación nuclear.
C) Fue descubierta por los esposos Pierre
y Marie Curie.
D) Consiste en emisión positrónica.
E) Los núcleos inestables artificiales por
lo general tienen 4p' > An"
La pila de uranio es un sistema donde
están distribuidos núcleos de U-235 y
U-238 (Z=92) entre grafito que sirve de
desacelerador de neutrones. Cuando un
neutrón lento impacta al núcleo de unanio
más pesado en la pila se forma otro
isótopo de U más inestable que decae ff
en forma sucesiva originando un núcleo
fisionable. ¿Cuál es ese núcleo fisionable
obtenido?
A) Cm BJ) U C) % Np
D) 5 U E) 2 Pu
Teoría y
Modelos Atómicos
CAPÍTULO IV
Objetivos
Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
[le] Conocer la evolución histórica de los modelos y teorías acerca del átomo.
le] Entender las limitaciones de cada teoría y/o modelo del átomo en base a hechos experimentales.
la] Estudiar las ondas electromagnéticas, sus características y algunas aplicaciones.
Introducción
Desde épocas muy remotas el hombre se preocupó por saber que es lo que constituye a los cuerpos. hasta que
punto se pueden dividir las cosas u objetos. En un primer momento las ideas eran filosóficas pero luego en base
a la observación y experimentación se logró establecer conclusiones más coherentes. con sustento científico.
En algún momento nosotros también tuvimos la curiosidad de saber, conocer, cuales son las partículas más
pequeñas de una roca y para esto la trituramos, luego con una lupa quisimos observar lo más pequeño. En este
capitulo estudiaremos cuáles fueron las primeras impresiones como idea filosófica, acerca del hecho queacabamos
de mencionar y también como evolucionó de manera científica.
Primera idea filosófica acerca del átomo
A. Demócrito y Leucipo. Eran 2 filósofos griegos (460 — 370 a.n.e.); postularon que los cuerpos
están constituidos por particulas diminutas e indivisibles denominadas átomos.
B. Aristóteles (384 — 322 a.n.e). Negó la propuesta de Demóecrito y Leucipo, sostenía más bien
que la materia es continua y está formada por 4 elementos: aire, tierra, agua y fuego.
Primera teoría atómica de John Dalton (1 808)
En base a los trabajos realizados por Lavoisier, Proust y Boyle, Dalton propuso su teoria
atómica con los siguientes postulados.
A. La materia esta formada por particulas pequeñas indivisibles e indestructibles denominados
átomos
B. Los átomos de un mismo elemento son idénticos en masa y propiedades, mientras que átomos
de elementos diferentes son diferentes.
30
CAPÍTULO IV Compendio Académico
C. Los átomos de elementos diferentes se combinan entre si para formar compuestos y lo hacen
en proporciones de números enteros y sencillos.
D. El átomo es indestructible, aún en las reacciones químicas mas violentas conserva su masa.
Descubrimiento del electrón (1 897)
En 1 850 se estudiaba la naturaleza de las radiaciones emitidas por el electrodo negativo o
cátodo, en un tubo de vidrio vacio (se le había extraido casi todo el aire y su presión era muy
pequeña) sometido a voltajes elevados alrededor de 10 000 voltios.
Estas radiaciones fueron denominados rayos catódicos y se manifiestan con un brillo o
fluorescencia detrás del ánodo o electrodo positivo, esto implica que se mueven desde el cátodo
hacia el ánodo. Varios cientificos estudiaron la naturaleza de este fenómeno y fue finalmente
Thomson quien descubriera en 1 897 que los rayos catódicos eran particulas negativas de masa
muy pequeña, a los cuales llamo electrones.
Thomson logró evaluar la relación carga/masa del electrón,
carga (e) _ 176.108 Coulomb
masale” ) gramo
Este valor resulta ser conocido hasta ese entonces como el más alto lo cual significa que en
el denominador la masa del electrón era la más pequeña. Deesta manera quedo comprobado la
existencia del electrón.
Años mas tarde en 1 909 R.A. Millikan realiza la experiencia de la “gota de aceite”, con lo cual
logra determinar el valor de la carga del electrón.
e=-1,6.109 cana]
Que reemplazado en la relación carga (el/masa (e) nos permite calcular la masa del electrón.
'm= 9,11. 102 gramos
Esquema lustrativo
En el experimento de la gota de aceite
de Millikan, se producen pequeñas gotas 2 “tomizador
de aceite con un atomizador. algunas de Placa con carga (+)
d z : Gotutas de Aceite
ellas caen a través de un pequeño agujero ,
: : , Pequeño agujero
en el plato superior, que al ser irradiados
: Haz de rayos .
con rayos X se carga negativamente y al x Telescopio
aumentar el voltaje entre los platos, la “— Gota de Aceite
bajo ob ió
gota con carga negativa cae con mayor eiii lentitud porque es atraida por el plato con
Placa con carga (-)
carga positiva y repelida por el plato de
carga negativa,
31
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A un voltaje determinado las fuerzas eléctricas y gravitacional pueden equilibrarse sobre la gota,
por lo que ésta permanece estacionaria. Si se conoce el voltaje y la masa de la gota, se puede
calcular su carga. z Ab
Modelo atómico de Thomson ( 1904 ). Fue el primer modelo del átomo que se logra establecer en
base al descubrimiento del electrón. Thomson plantea que el átomo es una esfera sólida
uniformemente positiva donde los electrones se hallan incrustados en ella.
Esquema Ilustrativo: del “modelo de budín de pasas”
a Se cumple que el átomo es eléctricamente neutro
o e
LR
Electrón O z
¡Carga positiva _ carga negativa
(esfera) (electrones)
incrustado
Esfera de carga(+)
Descubrimiento del núcleo atómico (1 911)
Experimento de Rutherford.
Rloque de plomo
A Desviationes
me e 1 A 35 E Pi -
ZAS
|
Radioemisor Lámina APS
de particulasalfate)
Pantalla fluorescente de
sulfuro de Zinc (Zn8)
Se observó del experimento:
* Pocas particulas son fuertemente desviadas, la gran
mayoria atraviesa la lámina.
Se concluye!
« Hay una zona muy pequeña de carga positiva, llamada
núcleo.
» Los electrones, están a una gran distancia del núcleo
orbitando como un sistema solar en miniatura.
* El modelo de Thomson es incorrecto no se esperaban
tan grandes desviaciones en base al “modelo del budín
de pasas”.
32
de oro |
Explicación de Rutherínrd
Aras ads capis
"Antes de chocar sé desvia”
CAPÍTULO IV Compendio Académico
Postulados de Rutherford
+ Relación de Rutherford: Diámetro átomo ie)
Diámetro núcleo
* Las partículas alfa no son desviadas por los os debido a que tienen mayor masa que
estos.
Limitación del modelo de Rutherford. Hay dos dificultades básicas en este modelo. Un átomo
emite ciertas frecuencias caracteristicas de radiación electromagnética y no otras; el modelo de
Rutherford no puede explicar este fenómeno. Una segunda dificultad es que los electrones según
Rutherford están sujetos a la aceleración centripeta. De acuerdo con la teoría de
electromagnetismo de Maxwell, las cargas aceleradas centrípetamente que giran con frecuencia
deben radiar ondas electromagnéticas de igual frecuencia. Desafortunadamente lo propuesto por
la fisica clásica conduce a un desastre cuando se aplica al átomo. Conforme el electrón radia
energía, el radio de su órbita disminuye de forma estable y su frecuencia de revolución aumenta,
Esto llevaría finalmente a un colapso del átomo cuando el electrón se precipite al núcleo.
e55 Emite
HRS 22% Energía
Núcleo ra. Movimiento en espiral
del electrón hasta caer
sobre el núcleo
¡Después de esto el escenario quedaba listo para Bohr!
Planck y Bohr tenían que superar las limitaciones de Rutherford
ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS (0.E.M)
Son propagaciones de las oscilaciones del campo electromagnético y transportan energia y no
necesitan de un medio sustancial para propagarse; es decir, que se propagan aún en el vacio.
Representación geométrica de una (O.E.M)
Cresta
B : campo magnético ] | SSA
V | N
— E a
E : campo electrico e »- >. e :
Je ,
nodal | Á /
V' : velocidad
— Valle
< o 1onda
o un ciclo
El conjunto de ondas electromagnéticas que se propagan en el espacio se denominan
radiaciones electromagnéticas,
33
Lumbreras Editores
Teoría cuántica (1 900)
AAA Max Planck uno de los pioneros de la mecánica
AS cuántica en base a sus experimentos concluye que la
energía se transmite en forma discreta es decir se
transmite en forma de paquetes discretos de energia
llamados cuantos o fotones.
La energía (E) asociada a un fotón se determina con la
ecuación de Max Planck. Ss h : constante de Planck
Laca delas e IE = hv= he: h=6,62.10"Yergs , la luz electromagnetica, * rapidez de la lu es un chorro de La luz es la pertur- e 10 a fotones o cuan” bación del campo o c=3.10"em/s
tos de energía, electromagnetico.
Fuentes luminosas y espectros
¿Qué es un espectro?
La distribución ordenada por longitudes de onda que puede observarse directamente al ojo
desnudo mediante un espectroscopio o fotografiarse en blanco y negro o en color en un
espectrógrafo se llama comúnmente espectro.
Espectros atómicos y espectro del Hidrógeno
¿Qué son espectros continuos?
Conjunto de radiaciones que contiene todas las longitudes de onda de la luz visible. Son
generados por sólidos incandescentes. liquidos y los gases a alta presión.
¿Quiénes generan espectros discontinuos?
Las muestras gaseosas a baja presión, cuando son sometidos a descargas eléctricas y luego la
luz que emite el gas se dispersa en un prisma, se obtiene un espectro de lineas discontinuas. en este
caso se denomina espectro de emisión. Veamos los espectros del Hidrógeno.
ESPECTRO DE EMISIÓN DEL HIDRÓGENO
Se obtiene al someter a una descarga eléctrica muy alta, una muestra gaseosa de hidrógeno
atómico, emitiendose luz que al descomponerse en un prisma por espectroscopia, se obtiene en un
fondo oscuro un conjunto de lineas brillantes y coloreadas cuyas longitudes abarcan desde la región
ultravioleta hasta el infrarrojo lejano.
34
CAPÍTULO IV Compendio Académico
Rendija
; : E 08
Atomo Excitado 31M 2 U.V. Visible infrarojo
E Ss ls Espectro! Ñ |
A NES |
. Voltaje: e A E .
A 5000 a +] A
10.000 Voltios |
E Fondo Prisma OSCULO » Emite un fotón
—Ó A a ¿
Espectroscopio
Espectro de absorción del Hidrógeno. Se obtiene cuando el H,,,, a presión baja en su estado
normal (no excitado) absorbe luz de una fuente en determinadas longitudes de onda. la luz reflejada
o no absorbida se descompone con un prisma y se obtienen las mismas lineas que en el espectro de
emisión es decir con las mismas longitudes de onda, solo que estas lineas se ven oscuras sobre un
fondo brillante o coloreado. Posteriormente se logra explicar que este espectro se genera, porque
los electrones de estados energéticos inferiores pasan a estados energéticos superiores absorbiendo
energía en forma de luz.
M
bl
Rendija
UV. Visible infrarojo
== IT
brillante Ñ
Absorbe 1 fotón A .
Prisma colorcado
Espectroscopio
TEORÍA ATÓMICA DE NIELS BOHR
El panorama de los descubrimientos como la teoría cuántica de Planck (1900) el
descubrimiento y explicación del efecto fotoeléctrico por Albert Einstein (1 905). además tomando
en cuenta el modelo atómico de Rutherford y Niels Bohr tenía que dar explicación a muchas
interrogantes y contradicciones por ejemplo:
+ Tenía que explicar y resolver las limitaciones de Rutherford. para evitar las deducciones
erróneas de que el electrón se precipitaba hacia el núcleo.
* Tenía que explicar también las observaciones de Rydberg. sobre el espectro del Hidrógeno,
además debería dar una explicación satisfactoria de la serie de Balmer para el Hidrógeno
desarrollando ecuaciones que concordaban con las observaciones experimentales,
Con esto se explica totalmente la emisión y absorción de energía por parte de los átomos,
fundamentalmente el espectro del H.
35
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36
Para la siguiente onda electromagnética 4,
VAN: CTPATE
11510 € ——)
Evalúe periodo, frecuencia, longitud de
onda
A) 2x107% s ; 3x10' MHz; 200 A
B) 4x10"'* $; 1,5x10' MHz ; 600 A 5.
C) 5x10" 8; 2x10' MHz; 150 A
D) 5x107" a; 2x10% MHz ; 400 A
E) 3x10"* 5; 2,5x10'" MHz: 300 A
En el átomo de hidrógeno, el electrón que
se encuentra en un nivel transitorio al
realizar una transición electrónica hacia
el nivel más estable, libera un fotón de
12,74 eV, indique en que nivel transitorio
se encontraba el electrón según Bohr.
C) n=5
E) n=3
A) n=6 B) n=4
D) n=2
Si un fluorescente de 50 watts de potencia
emite una 1 mol de fotones en una hora,
indique que color de luz emite el
fluorescente.
Dato: 6
1 mol < > 6x10* "
h=6,62x10*" J.S
1 watt = 1J/s
A) Rojo: 6620 A
B) Verde: 5000 A
C) Amarillo : 5500.A
D) Violeta * 4100 A
E) Azul : 4800 A
PROBLEMAS
- e
Según Bohr el electrón se encuentra a una
distancia de 12,72 A del nivel basal, de
donde realiza un salto hacia una órbita
donde la energia del electrón —1,51 eV.
Determine que distancia saltó el electrón.
ro =0,53 A.
0)4.77A
E) 13,25 A
AJ636A B)11,13A
D) 8,48 A
Orden según el contenido de energía que
posee cada fotón en forma creciente
sugerencia! utilizar las series espectrales
de emisión del hidrógeno.
O
a
e
nucleo
n=1
2
Aa<b<c<d
Bid<a<b<e
Ce<d<b<a
Dia<d<ec<b
Ea<b<d<e
Una de las lineas espectrales de Balmer
presenta una longitud de onda igual a
4848,5A. — Determine según Bohr la
distancia que existe entre el nivel basal y
nivel inicial de la linea espectral
mencionada.
Fr, = 0,53 R=1,1x10" cm
A)8,48A B)6,78A () 2,124
D) 7.95 A E) 4,24 A
CAPÍTULO 1V CompendioAcadémico
7. Sobre el experimento J, Thomson es co A) Solo III B) Solo 1 C) 1 y
incorrecto (s) afirmar que p1 D) Ty H E) II y IV
L Los rayos catódicos son avjcl] aa
particulas llamadas átomos que
viajan del cátodo hacia el ánodo. 10. Indique verdadero (V) o falso (F) con
ll. Determina la relación carga — masa relación a las radiaciones
del electrón en forma matemática. electromagnéticas.
II. Dedujo que los electrones son L Las radiaciones electromagnéticas
par iculas de carga eléctrica viajan a través del espacio en forma
negativa. de ondas.
IV. Los rayos catódicos viajan en forma la El ue usa
rectilinea del cátodo hacia el ánodo eleriGmapodticas ss propagan con la
¡onizando a los gases. veleta dele loz
MM. La frecuencia de una onda
I C) Tod
2 E 2. 00 diga electromagnética se expresa en
D) Solo IV E) Il y IV
segundos.
8. Lo x. son radiaciones que se AN... Cuaptl: dos: peivonas es copien
: jolz i . s haciendo uso de teléfonos celulares la
caracterizan por ser energéticos y ooiumicación de pnópaga mtianta
atravesar la carne, pero son detenidos por ña O.E.M
los huesos, que debido a ello son utilizados e
en la medicina para sacar placas
radiográficas a los huesos. A)FVFV B)VVEV 0 FPVN
Determine la energía de 2000 fotones de D) VFFV E) VFVI
payo eran que AE2A 11. Sobre el experimento de Rutherford, ¿qué
A) 198x103 proposiciónles) no se cumple(n)?
B) 396x103 L Sólo algunas radiaciones alfa son
cn ME desviadas al atravesar la lámina de,
0) 2,4x10" J y
D) 2,72x10"J o.
E) ad 0 -12 Il. Dedujo que la desviación de las 32x10"" pe
radiaciones alfa se deben
9. Con relación a las primeras ideas que se básicamente a la atracción de los
tuvieron sobre el átomo podemos afirmar
que es (son) correcto(s).
Il. Demócrito y Leucipo filósofos
materialistas sostienen que la
materia es discontinua.
IL. Aristóteles; filósofo idealista, sostiene
que la materia es discontinua.
MM. La primera teoría atómica cientifica
fue planteada por J. Dalton.
IV. Según Dalton átomos del mismo
elemento son idénticos en todos los
aspectos y se llaman isótopos.
electrones.
MI. El átomo está constituido por un
carga que
concentra casi toda la masa del
átomo.
IV. Al contar el número de particulas
alfa desviados y los que atravesaban
dedujo que el átomo es 10000 veces
el tamaño del núcleo.
núeleo de positiva,
A) Solo 11
D) 11 y IV
B) ly Il C) Todos
E) Solo IV
37
Lumbreras Editores
12,
13,
1.
38
Acerca de las especies hidrogenoides
según el modelo de Bohr indique e
proposición(es) falsals).
L. La segunda energía de ionización del
He”? es 54,4 eV
II. El radio de la cuarta órbita en el ion
¿Li? es 2,834
111. La energia del electrón en el tercer
nivel del Be”? es 1,51 eV
A) Todos
DI y UH
B)Hy HI C)Solo 11
E) Solo I
Con relación a las siguientes ondas
electromagnéticas, indique verdadero (V)
o falso (F),
onda A o
onda B AJYALAALJSY
L.— En la onda A hay mayor frecuencia
que en la onda B.
11. La relación de las longitudes de onda
ES
es A,=2.754p
MI, El número de ondas (v) es mayor en la
onda B.
A) FVV B) VFV O) VFF
D) FFV E) FVF
Sobre la teoría atómica de J. Dalton es
incorrecto afirmar.
A) Que el átomo sólo se puede dividir en
la reacciones quimicas violentas,
B) En las reacciones quimicas los átomos
sólo se reordenan manteniendo su
masa constante.
15.
() Los átomos de un mismo elemento no
se combinan, es decir no existe el H.,
SO...
D) El átomo es la mínima porción de una
sustancia simple,
E) Las sustancias compuestas resultan de
la combinación de átomos de elementos
diferentes,
No es correcto afirmar
A) Un salto electrónico en el átomo de
hidrógeno hacia niveles superiores
implica una línea brillante en un fondo
OSCUYO,
B) Cuando el electrón realiza un salto del
nivel cuatro al nivel dos emite solo un
fotón
C) La teoría atómica de Bohr es válida
sólo para átomos que poseen un
electrón.
D) Según Bohr — Somerfiel; el electrón
puede describir travectorias elípticas
E) Los espectros de absorción y emisión
del
discontinuos,
hidrogeno son espectros
Con relación al modelo atómico de .
Thomson es correcto afirmar que
A) Dentro del
desplaza con una trayectoria definida.
átomo el electrón se
B) El átomo posee una parte central que
concentra a toda las cargas positivas.
C) El átomo es de masa compacta. pero
divisible en la reacciones quimicas.
D) Los particulas
electrizadas sólo cuando están dentro
electrones son
del átomo.
E) El átomo es un sistema eléctricamente
neutro.
CAPÍTULO IV
17.
18.
20.
Halle la distancia entre un receptor
(radio) y la central de la radio emisora, -
sabiendo que la señal de radio tarda en
llegar al receptor en 100 micro segundos
(us), por ser captado en un dial de 90
MHz.
C) 30 km
E) 36 km
A) 24 km B) 42 km
D) 27 km
Determine el número de fotones que emite
un láser de argón que funciona a una
potencia de 1324 mili watts durante medio
dia. con una frecuencia de 6x10* MHz.
Dato:
1 mol <> 6.10%
h = 6.62x 107" ergios.s
1 watts = 1 J/s
1J=10'erg
A) 0,24 mol B)0,42 mol — C)0,36 mol
D) 0,18 mol E) 0,28 mol
El electrón en el átomo de hidrógeno salta
una distancia de 11.13 A emitiendo una
energía de 2,856 eV; indique de que nivel
salto el electrón.
r,= 0,53 A
A) n,=6 B) n,=2 C) n,y=5
D) n,=4 E) ny=3
Es incorrecto afirmar que.
A) El espectro de un elemento permite
identificarlo por espectroscopia.
B) Al descomponer la luz blanca se
obtiene un espectro continuo.
C) Los sólidos
espectros continuos.
incandescente poseen
21.
22.
Compendio Académico
D) Los
manifiestan sólo como espectros de
espectros de absorción se
lineas en forma de líneas oscuras en un
fondo claro.
E) Los espectros de emisión discontinuo
bandas o lineas pueden ser de
brillantes en una fondo oscuro.
Max Planck en 1900 plantea su teoría
cuántica, ¿qué proposicióntes) no está de
acuerdo con la teoria cuántica?
LL. Las sustancias emiten o absorben
energía únicamente en forma
discreta.
IL. La energia se propaga en forma
discontinua en paquetes de energia
llamados cuantos o fotones.
1IL Todo los fotones al propagarse tiene
el mismo valor de energía.
IV. Un cuerpo siempre absorbe energia
en forma de fotones que sea un
múltiplo entero de hv.
A) NM y 111
DI y II
B) Sólo II C) Sólo TI
E) IM y IV
Con relación a la teoría atómica de Bohr
indique verdadero (V) o falso (F),
l.. Explico la estabilidad del electrón en
el átomo de hidrógeno.
ML. Propuso la existencia de los
subniveles de energia para explicar el
efecto zeeman
111. Actualmente nos permite explicar con
facilidad la formación de los espectros.
IV. Propuso la energia de ionización del
hidrógeno sería de —-13,6 eV.
C) FVVF
E) VFVV
A) FVVV B) VVFF
D) VFVF
39
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23. Con relación a la teoría atómica de Bohr;
24,
25.
indique verdadero (V) o falso (F).
I. Se basa principalmente en la teoria
cuántica de Max Planck y el modelo
atómico de Rutherford.
ll. Un electrón en una determinada
órbita gira en torno al núcleo sin
ganar ni perder energia.
Explica la emisión y absorción de
energía en el átomo de hidrógeno,
mediante sus espectros
correspondientes generados.
Los electrones giran alrededor del
núcleo a grandes velocidades en
orbitales.
1.
IN.
C) FFVV
E) VFFV
A)FVVF — B)VVVF
D) VFVF
Determine el color del espectro visible
correspondiente a la cuarta linea de
Balmer.
R=1.1.10* cm”'
IL. Violeta : 3900-4500 A
IL. Verde: 4800— 5300 A
III. Anaranjado : 5500 — 6000 A
IV. Rojo: 6000 — 7000 A
A) Violeta — verde
B) Violeta
C) Rojo
D) Anaranjado
E) Verde
Según el modelo atómico nuclear de
Rutherford no es correcto afirmar.
A) El núcleo es de carga positiva y alta
densidad por ser muy pesado,
B)Su modelo supera al modelo de
Thomson al plantear la existencia del
núcleo atómico.
26.
27.
0) El electrón gira alrededor del núcleo a
grandes órbitas
«circulares
D) Indica que el átomo es un sistema
velocidades en
estable debido que en el núcleo están
los protones y neutrones.
E) Según la forma de su modelo atómico
se le llama sistema solaren miniatura.
Determine la longitud de onda y la
energía máxima en la serie de Lyman.
R=1,10.105 cm*, h=6,62.10" ergxs
A) 16154 ; 26,5x10"" erg
B) 12124 ;16,4<10"* erg
C)98B5A ¡19,510 erg
D)8T5A ; 28:10" erg
E) 909Á ; 22107" erg
Respecto a los enunciados por Bohr
Somerfield es incorrecto afirmar
AJ Plantea la existencia de los subniveles
de energia
B) Los electrones pueden realizar saltos
de los subniveles a los orbitales para
ser más estables.
C) Sus planteamientos de su modelo
atómico sólo se basa al estudiar el
comportamiento del electrón en el
átomo de hidrógeno.
D) Propone órbitas elipticas para el
electrón a partir del según nivel.
E) Sus planteamientos fueron realizados
para explicar el desdoblamiento de las
lineas espectrales por acción de un
campo magnético intenso.
Modelo Atómico a
Moderno 0, Le, EL, te
9 yo]
A
CAPÍTULO V
Objetivos
Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
le] Reconocer y comprender los principios fundamentales de la mecánica cuántica.
ll Comprender: la aplicación de la mecánica cuántica, dualidad onda materia y el modelo actual del átomo.
[e] Aprender a manejar los cuatro números cuánticos, para describir energéticamente a cada electrón.
[8] Realizar la distribución electrónica de cualquier especie atómica (neutro o iónico).
Introducción
Algunos cientificos del siglo XIX como Wilhen Ostwald no creían en la existencia del átomo, otros como
Michael Faraday concebia la teoría atómica como un concepto que podría representar o no a la realidad. así fue
evolucionando el concepto del átomo, hasta que los científicos desarrollaron la mecánica cuántica, según el cual
los electrones poseen propiedades de onda y de partícula, así este modelo atómico moderno, permite comprender
la estructura atómica y la forma como interaccionan los átomos.
: Fundamentos Teórico
Los electrones se encuentran alrededor del núcleo, desplazándose a gran velocidad y su
estudio se basa en los principios fundamentales de la mecánica cuántica
PROPIEDAD DUAL DE LA MATERIA (Broglíe - 1 924)
Los cuerpos materiales que viajan a una cierta velocidad poseen dos propiedades: propiedad
de partícula y propiedad de onda; por ello, el electrón al desplazarse en la zona extranuclear es
inherente a un movimiento ondulatorio.
PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE [(Heíisemberg - 1 927)
"Es imposible determinar con exactitud el momento lineal y la posición de una partícula
pequeña, que viaja a una gran velocidad, simultáneamente”. En función a este principio se definen
las regiones de máxima probabilidad denominado orbitales o REEMPE.
41
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ESTADOS CUANTIZADOS DE ENERGÍA
Enel átomo existen diversos estados energéticos cuantizados, (niveles, subniveles y orbitales).
los cuales son definidos por la presencia del electrón en movimiento.
Los electrones sólo pueden existir en determinados estados de energía, si pasan de un estado
energético a otro, deben emitir o absorber energía en forma de un fotón.
ZONA EXTRANUCLEAR
Es la parte del átomo que rodea al núcleo y se Z
define por el movimiento de los electrones en base a su Á
contemdo energético, Se definen matemática y ¿ 1 A iS
probabilisticamente los orbitales como las minimas (¿9 oo: e Y
regiones de máxima probabilidad de manifestación se qe |
electrónica (REEMPE) y que pueden contener como
máximo hasta dos (2) electrones.
El átomo de helio posee dos (2) electrones contenidos en un orbital de forma esférica, designados de tipo “S”.
Números Cuánticos
Son parámetros numéricos que describen los estados energéticos del electrón, además de
proporcionar tres caracteristicas espaciales para el orbital.
Los números cuánticos denotados como: n. ( y m, se derivan de la ecuación de Schródinger en la que
se analiza la función de onda del electrón (Y)
“Determina para el 8 ¡ Define para: el orbital |
E electrón |
| Principal a= 19 a ¡Su elon principal de Su tamaño 0 PO Rua
¡ (n) e: energía efectivo
El subnivel de energía !
Secundario o donde se encuentra. y | ene
A | - ¡La forma geométrica |
azimutal (=0.1.2....(n-1) queesta contenido en
| : : espacial
| (0) «determinado nivel de
| energía
| : “¡Qué orientación
'El orbital el cual
2% espacial adopta bajo la '
Magnético ¡pertenece y que es parte ' A A influencia de un ca mpo|
(my) de un subnivel de
| , magnético externo |
| energia.
| intenso. | pot la ss
| Su sentido de rotación 7]
Spin magnético | m, =+1/2, = 1/2 alrededor de su eje |
(m,) ¡imaginario |
AAA A AA A A A A —_— A AA en:
42
CAPÍTULO Y Compendio Académico
Notación cuántica de una Región de Máxima Probabilidad.
subnivel E orbital
A 5 | dial o A—Á sentido de giro
4D PO del Orientación
/ E PA ! espacial (M7)
nivel) subniveló nivol(n)
orbital y subnivel()
| Distribución Electrónica
Consiste en ordenar a los electrones en las diferentes regiones de máxima probabilidad.
Niveles,, subniveles y orbitales, en función a criterios de energía.
Principio de Energía relativa. Conocido como principio de Aufbau (construeción): los electrones
se distribuyen en subniveles. en orden creciente a su energía relativa.
Entonces considerando siete (7) niveles de energía tenemos
NIVELES|1 |2 3. | 4 |5 10617
CAPAS K ¡LM N 10 P:10
5 o.
U seis e 2 20
B AS FTATY RS
Í p* pep? 1 ¡Po |.
o pan a ep EE q
E ¿qu ¡ro ¡gro pro '
L adoro ondo E e a ls
E e S pu pu |
res | |
e da aa si a las La
nivel fpráctico)
—_—_ q —A
niveles incompletos
En total se ha utilizado 19 subniveles, entre degenerados y no degenerados.
En forma lineal (regla práctica):
l si | sopa | sopa | se da pensión | se da pensión |se fue de paseo | se fue de paseo |
[+2 2528 1353p | agadap | sad tetas pl estao
v v Y Y Y Y
bs GN loa] fs]
KERNEL
(Se usa en la distribución simplificada)
Para aplicar este principio: el dato es el número atómico (Z).
43
Lumbreras Editores
Ejemplo:
2. tocto.to te, J3 niveles ocupados
naLIESS ape Op ls subniveles ocupados
«CE[,¿Nel3s*3p”: distribución simplificada
PRINCIPIO DE MÁXIMA MULTIPLICIDAD (REGLA DE HUND)
Los electrones deben ocupar todos los orbitales de un subnivel dadoen forma individual antes
de que se inicie el apareamiento. Estos electrones desapareados suelen tener el mismo sentido de
giro o rotación.
Para aplicar este principio el dato es el número de electrones contenidos en el subnivel.
Ejemplo:
9 A A — Incomedo
p 2, 2p, a,
de
9 e E == Correcto
py 2p, 2p, 2p,
PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN DE PAULI
Dos electrones de un átomo no pueden tener la combinación de sus cuatro números cuánticos
idénticos, se deben diferenciar por lo menos uno de sus valores.
Propiedades Magnéticas
Una consecuencia importante del sentido de giro intrinseco del electrón, es el de interactuar
frente a un campo magnético externo en el caso de poseer orbitales desapareados, este fenómeno
se denomina Paramagnético.
Si el átomo presenta a todos sus electrones apareados, son leyemente repelidos por un campo
magnético externo, este fenómeno es llamado Dhiamagnetismo.
La mayoría de metales presenta al menos un orbital desapareado, por ello estos son atraídos por
campos magnéticos como un imán.
Ejemplos:
Mg: 1s*25t2p*3st| 2) diamagnético
5,
. 26Pe: Lys Arlas*30*[ 12 1.11 1] paramagnético
CAPÍTULO V Compendio Académico
o "7 FAZ -
l. Señale la combinación de los probables 5. Señale la combinación de números
4.números cuánticos del último electrón
que corresponde a un átomo que pone 14
electrones en su cuarto nivel.
AJ 4, 2, +2, -1/2
B)3, 2, +2, —1/2
0) 4,2. 2. +1/2
D) 4,3, +2, -1/2
E)3, 1, +1, -1/2
Para un átomo neutro, halle el número de
electrones en el 4to. nivel: si para su
catión trivalente, su electrón más alejado
en dicha condición, presenta la siguiente
combinación de números cuánticos: 4, 2,
1, +1/2,
A) 48
D) 43
C) 42
E) 39
B) 38
Para un átomo que posee su tercer
subnivel principal, semilleno. Calcule su
número másico si es isótono con el
Se—76(Z=34)
B) 75 C)71
E) 74
m73
D) 72
Para un átomo conteniendo 18 electrones
con energía relativa 6 y 25 electrones en
orbitales principales, señale lo incorrecto.
A) tiene menos electrones que el Xenón
B) su anión divalente, tiene 3 orbitales
desapareados.
C) su capa N está llena
D) Z=49
E) tiene 5 niveles
cuánticos que corresponden a un electrón
de la capa M, en el subnivel difuso y en
sentido horario.
n [ h
A) 3 2 -1 -12
B) 3 1 DO +1/2
Cc) 2 2 +1 +12
Da 1 O —1/2
D 5 2 +1 -12
Calcule la energia relativa de la siguiente
región de máxima probabilidad, si
contiene el mismo número de nieveles que
Rníz=86), pero presenta 2 electrones
menos que dicho número.
y
X
Z
A5 B) 8 0)a
D 6 E) 7
Sabiendo que la masa aproximada de un
electrón es 9,1x10% g, — Calcule su
velocidad promedio, si fueron empleados
en un microscopio electrónico para
detectar objetos con un máximo de
diámetro de 12 angstróm (A).
A) 4,12x10* cm/s
B) 3,73x10' cm/s
C) 8,24x10* em/s
D) 6,06x10* cm/s
E) 6,06x10" em/s
Lumbreras Editores
1.
46
Calcule el número de masa de un átomo
que posee 52 nucleones neutros y su
identificado
convencionalmente con la combinación de
números cuánticos (4, 2, +1, +1/2)
último electrón se ha
Ay 77
D) 92
B) 82 072
E) 86
Señale la alternativa que muestre una
distribución electrónica incorrecta.
A) ,¿Mn** : [Arl3d?
B) ¿Ag : [Krl5ós'4d'"
C) ¿Pb : [Xel6s*4f''5d'"6p*
D) -N : 18? 28* 2p', 2p!. 2p,
E) ,¡Cr"*: [Ar]3d*
Respecto al modelo actual del átomo,
señale la proposición verdadera.
I El ondulatorio del
movimiento del electrón y el principio
de incertidumbre conllevan a un
estudio diferente de las zonas donde
poder encontrar al electrón, respecto
al modelo de Bohr.
ll. El región de
dimensiones totalmente definidas.
IL La energia cinética es la que define
carácter
orbital es una
en mayor medida la ubicación de un
electrón en la zona extranuclear.
IV. Unorbital posee energía cuantizada.
AUyHll B)IV
DUO y IV
C)IyH
E) IM
En cuanto a la distribución electrónica
qué proposición(es) son falsals).
L Elprincipio de energía relativa define
la regla de Sarrus.
ll. El5to. nivel teóricamente presentara
5 tipos de subniveles
12.
13.
14.
IM. En un átomo excitado siempre se
cumplirá el principio de Aufbau.
Si un átomo posee Z=24 tendrá 12
orbitales apareados.
AY y HI
DMI y IV
Bl y IV C)1yIH
E) IL, HI y IV
Dadas las siguientes especies, señale las
que son Isoelectrónicas.
¿Ca
A) I y IM
D) Todos
B)IL My IVC) y IV
E)l y Il
Respecto a los números cuánticos señale
las proposiciones verdaderas.
L. ny: definen la energía de región de
máxima probabilidad
Il. m,* permite definir la energía de un
orbital
MIL. n, f y m; establecen los parámetros
de la trayectoria probabilistica del
electrón,
IV, n.f y m, * definen un orbital, pero no
determina estáticamente su tamaño.
Al y IV
Bl y IV
CO) 1 MI y IV
D) Todas
E) Il y HI
Señale cuál de las especies inostradas,
posee mayor paramagnetismo.
A) ¡¿Mo
D) ¿Pd
B) ¿Zn C) ¿¿Pb
E) Se”
CAPÍTULO V
15.
16.
17.
El átomo neutro de un elemento posee un
momento magnético de 4,9: ademas su.
paramagnetismo proviene de orbitales del
Jto. y 5to. nivel, entonces indique el juego
de números cuánticos de su último
electrón de energía relativa 6.
A) 4, 2, 0,+1/2
B)5. 0, 0, +1/2
04, 2, 1, +1/2
D) 4,2, +1, =1/2
E) 5, 0, 0, —1/2
Señale la relación incorrecta.
A) El
paramagnetismo pronunciado.
ferromagnetismo es el
B) La balanza de Gouy permite detectar
sustancias paramagnéticas,
C) Si el último electrón de un átomo,
posee la siguiente combinación de
números cuánticos: (4, 2, 0, —1/2)
entonces es diamagnético.
D) O, * paramagnético
E) Átomos de los elemento
TILA son diamagnéticos.
Halle la longitud de onda en nanómetros
en cada caso.
a. Particula alfa (1 He] de masa
aproximada 4 u.m.a a 20000 Em
5
b. Una particula beta (3 e) de masa
aproximada 5,5x10'u.m.a a6,62x10*
cmís.
Dato: lu.m.a <> 1,66x10" g
A) 6,72x10*; 6,4x10'
B) 4,98x10*; 3,12-10*
Compendio Académico
€) 1,42x107* :6,4x10*
D)6.72x107"; 5,3x10*
E) 4.98x107: 1.095x10*
15.
19,
Identifique la alternativa que muestre la
proporción incorrecta respecto a los
números cuánticos.
A) El número cuántico magnético toma
valores positivos. negativos y el valor
Cero,
B) El momento angular del electrón está
cuantizado y se define su valor con el
número cuántico my.
C) Los orbitales de un mismo subnivel son
catalogados como degenerados.
D) El número cuántico azimutal toma n
valores para un nivel n.
E) La máxima cantidad de electrones en
un subnivel es 41+2
Un catión divalente. es isoelectrónico con
un anión divalente cuyo electrón más
alejado es identificado convencionalmente
con la combinación de números cuánticos
(4, 1,0,+1/2)
Calcule el valor de Z. para el catión
divalente considerado.
AJa2
D) 34
B)30 C31
E) 32
Para m átomo electrizado, su carga
negativa total es 5,6x10"% coulomb.
Calcule la suma de los números cuánticos
válidos para su electrón más alejado.
m6
D) 5.5
B) 6,5 014,5
E) 3,5
47
Lumbreras Editores
21. Señale la combinación de números
22.
23.
cuánticos correcta para un electrón.
n lo mom,
A) 2 2 +3 -1/2
B) 4 1 -1 -1/2
C) 4 3 1 —1/4
D 3 3 —23 +12
E 2 3 DO +1/4
Calcule la carga absoluta de un anión
divalente cuyo penúltimo electrón es de
energia relativa 5 y (=L: ms=-1/2 y es
diamagnético.
A) 5,76x10""C
B) 5,76x10C
0) 4,38910""C
D) 4,32x10""C
E) 6,42x10"*C
Para un átomo neutro que contiene Y
electrones con (=0 mí=0 y posee en total
23 orbitales apareados, entonces, señale la
numeración incorrecta.
A) tiene 18 electrones con (=1
B) su cuarto nivel esta completo.
C) contiene 47 protones
D) tiene1 orbital desapareado
E) su capa “0” no esta llena
24. Calcule el número másico de un átomo
que cumple que el número de electrones
en estado ¡onizado de manera tripositiva
se encuentra en proporción con su número
de neutrones como 0,9 es 1, si además en
este estado presenta el mismo número de
electrones que el Xenón.
A) 108
D) 117
B) 97 C) 102
E) 94
Señale lo incorrecto respecto a la
distribución electrónica.
LL —— Siun átomo tiene en total un número
par de electrones, sólo posee orbitales
apareados.
IL Sus orbitales desapareados será
posible encontrarlos en los subniveles
finales de la distribución electrónica.
MM. Son anomalias de la regla de Sarrus
y se manifiesta en algunos átomos
que culminan su distribución
electrónica en subnivel d o f.
A) Sólo 11
D) 11 y 111
B) Todos C)1 y 11
E) Sólo 1
1 1,008 |
Clasificación Periódica |
de los Elementos Químicos "1 1”
1 1,3121 | bs A
CAPÍTULO VI
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=
me
=
Objetivos
A! finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
le] Conocer el desarrollo cronológico de los diferentes intentos para ordenar a los elementos químicos.
[e] Describir la tabla periódica actual.
[e] Ubicar el periodo y grupo de cada elemento químico.
le] Entender la variación regular por grupo y periodo de las propiedades periódicas.
Introducción
En la naturaleza existen muchos elementos químicos, talescomo el Calcio, Azufre, Oro, Argón, etc; los cuales
tienen diversos usos y aplicaciones, además producto del avance de la química nuclear, el hombre ha sintetizado
elementos artificiales,
En la actualidad la JUPAC reconoce la existencia de 109 elementos, los cuales están ubicados en la tabla
periódica modera y nos permite estudiar las propiedades de los elementos en forma sistematizada ya que hay una
variación regular por grupos y periodos, por lo tanto es importante conocer la tabla periódica ya que contiene
información del tipo de elemento (metales, no metales), electronegatividad, valencia. peso atómico, radio atómico,
etc.
| Antecedentes a la Tabla Periódica Actual
TRIADAS DE DÓBEREINER (1 817)
Agrupó a los elementos en serie de tres elementos, estos tienen propiedades quimicas
semejantes, además el peso atómico del elemento central resultaba ser aproximadamente la
semisuma de los pesos atómicos de los elementos extremos.
TORNILLO TELÚRICO DE CHANCOURTOIS (1 862)
Ordenó a los elementos según el peso atómico creciente sobre una curva de forma espiral, de
tal manera que al ubicarse los elementos en una vertical, estos tienen propiedades semejantes.
49
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A todo el público en general:
Este libro a sido escaneado por el GRUPO [1% Salida y ha sido
repartido por los grupos oficiales de nuestro team.
Cada libro escaneado forma parte del Proyecto Público Gratuito
LEIN (cuyo significado es Libro Escaneado e Inmortalizado), si usted
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todo acto contrario por el cual fue digitalizado.
Agradecemos tu fidelidad en el seguimiento que haces a nuestros
aportes, si estás inconforme con la digitalización, o quizás tengas
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Este texto fue digitalizado y terminado el:
23 de Enero del 2021 09:29pm
Atentamente
CAPÍTULO VI Compendio Académico
LEY DE LAS OCTAVAS DE NEWLANDS (1 864)
Ordenó a los elementos en grupos de siete cada uno. en función creciente a sus pesos atómicos,
de tal modo que el octavo elemento tenia propiedades semejantes al primer elemento del grupo
anterior,
TABLA PERIÓDICA DE MENDELIEV (1 869)
Las propiedades de los elementos constituye una función periódica de su peso atómico: en otros
términos. las propiedades de los elementos varían en forma sistemática con el peso atómico. Para
esto se basó principalmente en las propiedades químicas (tipo de óxido, tipo de hidruro. valencia,
etc).
| Ley Periódica Moderna de los Elementos Químicos
En 1 913. Moseley, luego de realizar trabajos de investigación con los rayos X, generados por
diversos metales descubre la ley natural: las propiedades de los elementos químicos es una función
periódica de su número atómico (Z) es decir, varían en forma sistemática o periódica con la carga
nuclear.
Esta tabla periódica fue diseñado por el químico alemán Werner; en base a la ley de Moseley y la
distribución electrónica de los elementos.
DESCRIPCIÓN GENERAL
Il, Los 109 elementos quimicos reconocidos por la IUPAC, están ordenadas según el número
atómico creciente, en 7 periodos y 16 grupos (8 grupos Á y 8 grupos B). pero ya se tiene
estudios preliminares hasta el elemento 120. (Z=120)
2. Período. Es el ordenamiento de los elementos en forma horizontal, estos elementos difieren
en sus propiedades.
Se cumple: Número de periodo = número de niveles del átomo
3. Grupoo familia. Es el ordenamiento de los elementos en columnas. estos elementos tienen
propiedades químicas similares, por presentar similar disposición de sus electrones externos
(electrones de valencia).
Se cumple: | Número de grupo = número de electrones de valencia
CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS
Para un mejor estudio, se establecen varios criterios.
51
Lumbreras Editores
Clasificación de los Elementos por Bloques
Considerando el último subnivel en la distribución electrónica, se clasifican en cuatro bloques
(s, p, d, f) lo que permite identificar el grupo al cual pertenece cada elemento.
Ubicación de un Elemento en la Tabla Periódica
A A
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5í >El dato debe ser el número atómico (Z) con el cual se realiza la distribución electrónica.
Ejemplo 1
V
15 P= 1828 2p 35 3p'
— Grupo =VA
= Periodo =3
Ejemplos de aplicación
1.
52
En 1937 Perrier y Segre, lograron
sintetizar el primer elemento artificial
(Tecnecio) mediante transmutación
nuclear, siendo la ecuación nuclear
simplificada: ,,Mo* (d, m...,
ubique dicho elemento en la tabla
periódica,
entonces
Resolución:
nuelear,
mediante la conservación del número de
masa y la carga obtendremos el número
Balanceando la ecuación
atómico del tecnecio:
e X | ya ¿Mo + ¡H*=+ "+ ¿Te
Luego realizaremos la distribución
electrónica del tecnecio.
¡Tor % [,¿Krl5s* a4d'
Ejemplo 2
Il
¿Mn= 1, Me) 4s 3d
| a Grupo = VIIB
| -* Poriodo= 4
Periodo = 5
Grupo = VUB
La distribución electrónica de un catión
trivalente termina en 4d'”, entonces dicho
catión a que elemento pertenece.
Resolución:
Por dato: E*.... 4d'
Entonces la distribución electrónica del
átomo neutro será.
Caso 1
E: 1s* 28"2p"38"3p"4s"3d'"4p"5s*4d'"5p'
ffe=49 = Zlindio)
Caso 2
E 15"28*2p*38*"3p*48"3d'4p%58*4d'"5p*
He” =51=Z lantinomio)
CAPÍTULO VI Compendio Académico
CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS SEGÚN SU ORIGEN
Naturales
Se encuentra en la naturaleza, en forma libre o formando parte de un compuesto químico, en
total 90 elementos, desde Z=1 a Z=92, excepto: Z=43 y Z=61
Artificiales
Se obtienen mediante una transmutación nuclear.
CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS SEGÚN SUS PROPIEDADES
Metales
No metales
Semimetales
Pero según sus propiedades quimicas, sólo se
clasifican en metales y no metales
PROPIEDADES ATÓMICAS (PERIÓDICAS) DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS
Radío atómico (RA)
Es la mitad de la distancia internuclear de
dos átomos idénticos unidos, mediante un
enlace quimico. Nos proporciona el tamaño
relativo del átomo.
Ejemplo: Para el litio RA= 152 pm (pico:
p=10"), graficando será:
Radio lónico (RI)
En forma análoga al radio atómico, pero
en átomos lonizados.
En general para cualquier elemento
RI (anión) > RA > RI(catión)
Energía de lonización (E.1) o Potencial de
lonización (Pl)
Es la minima energia requerida para
quitar un electrón del nivel externo de un
átomo en estado gaseoso y transformarse en
catión.
Ejemplo: Para el Litio
: kJ E Lip + 520 Li +e
W a!
El
Afinidad Electrónica (AE)
Es la energia emitida (generalmente) o
energia absorbida (casos especiales), cuando un
átomo en estado gaseoso gana un electrón.
Ejemplo: Para el litio
Lip + 1er == Lig.
mol
AE
Electronegatividad (EN)
Es la fuerza relativa de un átomo para
atraer electrones de enlace hacia su núcleo al
unirse quimicamente con otro átomo. La
electronegatividad de los elementos se expresa
en unidad de energía según la escala de Linus
Pauling.
(Los valores están en la tabla periódica),
53
Lumbreras Editores
PROBLEMAS
ES y E ——.
Sobre las proposiciones 3. Siel antepenúltimo electrón de un átomo
1. La energia de ionización de los gases - neutro tiene el siguiente conjunto
nobles es baja. porque se oxidan probable de números cuánticos 3, 1, 0,
facilmente. +1/2 ¿A qué grupo pertenece dicho átomo?
II. El poder oxidante de los elementos en
un periodo aumenta hacia la A) Anfigenos
izquierda. B) Familia del titanio
LA mavor temperatura mayor. O) Bórcides
conductividad eléctrica en los DI Familia dórebanó
metaloides. E) Familia del vanadio
IV, El tamaño atómico y la carga nuclear
varian en forma inversa en un grupo.
slrondesacrata) 4. De la siguiente serie de clementos
químicos Au, Al, Ge. Po, Te, U y Bindique
A) IL, MM y IV el número de elementos que son
B) Sólo 111 metaloides,
C)IyIV
D) 1 y 1 A5 B) 4 03
E) U y IV D) 2 E) 1
Identifique al elemento, según las 5, Mendeleev construyó una tabla periódica
caracteristicas en cada caso!
Lo Bloo....
abundancia, barato y muy utilizado
es el cuarto elemento en
por el hombre.
E Muni
abundancia, que se usa en forma pura
es el segundo elemento en
en baterias solares.
MM El
COYrrOe.
elaboración de las latas de conserva,
es el metal que no se
por lo cual se usa en la
I 11 Mn
A) Cu Si Zn
B) Fe Si Zn
Ci) Fe Si Sn
D Cu Si Zn
E) Cu Ge Sn
en donde ordenó los elementos hasta ese
entonces conocidos. Indique las
proposiciones verdaderas.
l.. Estaba basado en la variación
periódica de las propiedades de los
elementos.
IL. Los elementos de un mismo grupo
tenian varias valencias.
111. Predijo las propiedades de elementos
quimicos que aún no se habian
descubierto,
IV, Todos los elementos cumplian el
orden creciente del peso atómico.
C) Todas
E) 1 y IV
A), Uy MM B)1 y 11
DVI y 111
CAPÍTULO VI Compendio Académico
6. Sobre las propiedades periódicas de los Triada Be Me Ca
elementos químicos, indique las Ma so
proposiciones incorrectas. 226) atómico 9,01 40,08
L— En un periodo por lo general e
potencial de ionización aumenta a A) 27.6 B) 32,4 0) 24,5
medida que el número atómico D) 12,8 E) 20,7
disminuye.
IL. En un grupo por lo general la fuerza
reductora disminuye a medida que el
número atómico aumenta.
11. Orden de energía de ionización:
Mg>Al
IV, Orden de radio atómico: He>H
A) U y IV
B) IL Ill y IV
C) 1, y IV
D) I y HH
E) Todas
Indique el gas noble que se encuentra en
mayor proporción (mayor porcentaje en
volumen!) en el aire.
A) Xe B) Kr
D) He
C) Ar
E) Ne
Ubique en la tabla periódica actual al
elemento, cuyo átomo neutro presenta
cinco orbitales apareados en la capa N.
Periodo Grupo
A 4 VUB
B 5 WB
O 5 VuB
D 4 VIA
El 5 VIIB
En 1817 Dóbereiner ordenó los elementos
los cuales tenian
propiedades quimicas
Determine el valor aproximado del peso
atónico para el elemento que falta.
de tres en tres
similares.
12,
De los siguientes elementos químicos"
q ' Mn ' mic : ¿Ge ' 15 Y : or
Indique el número de elementos que
pertenecen al mismo periodo.
AJ6
D)3
BI5 04
E) 2
Respecto a los no metales. señale las
proposiciones verdaderas:
IL. Enla naturaleza sólo se encuentran
en forma simple,
IL. Tiene alta conductividad térmica.
III. Todos se encuentran en el grupo A de
la tabla periódica.
IV, A condiciones ambientales £e
encuentran en los tres estados de
agregación de la materia.
A) Sólo I
BH y HI
CO) II y IV
D) Todas
E) IL 111 y IV
Es un elemento químico no metálico sólido
de color gris oscuro. tiene altamente
conductividad eléctrica, se usa en como
electrodo en las pilas esto
corresponde al
Secas.
A) Grafito
B) Plomo
C) Plata
D) Diamante
E) Zine
55
Lumbreras Editores
¡ES
M.
15,
16.
56
Respecto a los antecedentes de la tabla
periódica actual, señale verdadero (V) o
falso (F) según corresponda. |
IL. Chacourtois, ordenó a los elementos
según el número atómico creciente,
en una curva helicoidal.
IL. Newlands, ordenó a los elementos en
grupo de siete, según el peso atómico
creciente.
II. Según Newlands, el octavo elemento
de un grupo tenía propiedades
semejantes al primer elemento del
grupo anterior.
A) VFV B) FFV
D) VVV
C) FVV
E) VFF
Indique el grupo de elementos que son
considerados artificiales
A) Solo U
B) Np, Pu, Lr
C) Na, K, Rb
D) C, Ca, Cu
E) Ne, Ar, Kr
¿De las siguientes especies químicas quién
tiene el mayor y el menor volumen
atómico respectivamente?
I. ¿A IT. ¿Ar 1H. an"
Y. ¿CT Mv Ga?
ALI BI, IV C)V, II
Dm, v E) IV, I
Sin considerar a los gases nobles, señale
las propiedades periódicas. que aumentan
generalmente según el sentido (—),
indicado.
—
L. pp
r
i
m
A) Carácter no metálico
— B) Todas las anteriores
17.
18,
19.
€) Electronegatividad
D) Afinidad electrónica
E) Energia de ionización
El átomo de un elemento cuya carga
nuclear absoluta es 7,52:10'*C, indique
la(s) proposición(es) que no le corresponde.I. Su número atómico es 47.
ll. Es un metal de transición.
111. Tiene 2 electrones en el nivel de
mayor número cuántico principal.
IV, Es un elemento maleable y dúctil.
A) H y HI
DI y H
B) Sólo II C) 1 y nn]
E) Sólo II
Henry Moseley en 1913 genero los rayos X
utilizando diferentes elementos químicos,
utilizándolos como ánodo. Si utilizó los
siguientes metales:
Ti (Z=22), Cr[Z=24), Mn(Z=25)
Fe(Z=26), ColZ=27)
Identifique el metal que genera la linea
Ka de los rayos X con mayor frecuencia
A) Mn
D) Fe
B) Cr cT
E) Co
Respecto a los elementos de transición,
señale la(s) proposiciónles) verdaderals).
L Todos los elementos de esta familia
son metales.
IT. En ningún caso los átomos de estos
elementos poseen orbitales
fundamentales,
III. Sus electrones más externos se
encuentran en los subniveles s y p.
IV, A temperatura ambiental todos ellos
se encuentran en estado sólido.
A) Sólo IV
B) 1, 111 y IV
C) Sólo 1
D) 1 y IV
E) UH y HN
CAPÍTULO VI
20.
21.
22.
Ordene a los gases nobles, según el punto
de ebullición decreciente.
A) Xe > Kr > Ar > Ne > He
B) Ar> Kr > Ne > He > Xe
C) He > Ne > Ar > Kr > Xe
D) Xe > Kr > Ne > Ar > He
E) He > Ne > Kr > Xe > Ar
La distribución electrónica del átomo de
cierto elemento quimico termina en df,
entonces indique qué proposiciónles) no le
corresponde(n):
L. Se trata de un elemento artificial.
ll. Esunelemento de transición interna.
TIT. Es un elemento transférmico.
IV. Pertenece a la serie de los
Lantánidos.
AH y IV B) Sólo IV O) 1 y HI
D) I y UH E) I y IV
Para las especies quimicas establezca el
orden decreciente según su tamaño: P”,
p”*. Pp”
A) P>P*>P">p"
B)P"*>Pp*">p>Pp”
C) P*>P>p”>p*
D) P*>P>P*>p”
E) P">pP*">Pp>p*
Ubique en la tabla periódica actual al
átomo obtenido en la
transmutación nuclear
siguiente
1 ¿Pur + He coi +0
Periodo Grupo
A) 7 VIB
B) 7 VIB
O) 7 VB
D 7 111B
E 6 IB
24,
- cuánticos para el último electrón de un
25.
26.
Compendio Académico
Sean 4, 1, 0, —1/2 los probables números
átomo, entonces ubique a dicho átomo en
la tabla periódica actual.
Periodo Grupo
A) 4 VILA
B 4 VB
Cc) 4 IVA
D 4 VA
E 5 VIA
Respecto al átomo de un elemento que se
encuentra en el quinto periodo y grupo
VA, indique verdadero (V) o falso (F)
según corresponda'
Ll Posee 5B1
fundamentales.
particulas positivas
ll. Posee 4 electrones en el nivel más
alejado del núcleo.
MI. Posee 24
semillenos.
orbitales llenos y 3
IV. Está en el mismo casillero del bismuto
(Z=83)
A) FVFV B) VEVV C) FFVV
D) VFFV E) VFVF
¿Cuál es la notación del ion que
corresponde a la segunda y tercera
energia de ionización del magnesio?
A) Mg” y Mg'**
B) B) Mg” y Mg"
Cc) Mg”* y Mg"
D) Mg”? y Mg'
E) Mg” y Meg”
57
Enlace Químico |
A o
CAPÍTULO VU
Objetivos
Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
[a] Entender la finalidad de la formación del enlace químico.
le] Clasificar los diferentes tipos de enlace sobre la base de criterios adecuados.
[e] Describir las propiedades fisicas de las sustancias ¡ónicas y covalentes.
[e] Conceptuar la resonancia y su reconocimiento en moléculas o ¡ones.
Introducción
La distribución electrónica es importante para entender las propiedades de los átomos. pero ahora nos
servirán para comprender la formación de los enlaces químicos.
En este capítulo se conocerán y compararán las características de las uniones químicas presentes en una
sustancia simple o compuesta, los cuáles son responsables en gran medida de las propiedades físicas y químicas
de las mismas. Los enlaces químicos también son responsables de la atracción que ejerce una sustancia por otra,
por ejemplo: el azúcar o sacarosa (C,,H,,0,,) cuando se disuelve en agua (H,O). Ciertas sustancias que se
disuelven en agua pueden conducir la corriente eléctrica, otras no, ¿porqué? ..........la sal tiene alta
temperatura de fusión, ¿a qué se debe?,.... estas interrogantes serán respondidas a medida que se desarrolle el
capitulo.
Concepto de Enlace Químico
Es la fue rza de | naturaleza E IN IMA
eléctrica y magnética que mantiene unidos a libres: "Menor estabilidad
átomos (neutros. ¡0nes) o moléculas con la Alta y ¿He
finalidad de lograr un sistema estable. Los Pz cd
E rs . E de energi
átomos al unirse forman moléculas o sistemas ES ,
4 p E JE . Akoros = Alunor energía
cristalinos! iónicos. metálicos o covalentes que Ba; (AÑO enlazados y abail
3 n aja E Mr egin hr
resultan ser más estables y de menor energia Wnojesudad
con respecto a sus átomos. Las moléculas al
.—- =- — —— +=
unirse forman liquidos y cuerpos sólidos
Ejemplo" Formación del HBr. al reaccionar
átomos de H y Br
Avance de la Hencción
58
CAPÍTULO VII Compendio Académico
| Propiedades y Factores que Influyen en un Enlace
A KÁA A AKÁ
A. Energía de Enlace
Es el cambio de energía en la formación o ruptura del enlace (covalente)
Ejemplo:
En la formación del enlace hay liberación de energía.
Hi, + Bri,, +? HBr;¿ + 365.3 kJ/mol fe!
En la ruptura o disociación del enlace hay absorción de energia.
HBr,,, + 365.3 kJ/mol —+ H,,, + Br,
Como vemos la energia que se libera (al formarse el enlace) o que se absorbe (al romperse el
enlace) es la misma y se le conoce como energía de enlace.
B. Electrones de Valencia
Para los elementos representativos son los electrones del último nivel (capa de valencia) estos
electrones son los que participan en la formación de los enlaces quimicos.
Ejemplo:
¿E * [Arjas Y
(Grupo LA)
le” de valencia
Notación Lewis: Es la representación de los electrones de valencia mediante puntos o aspas,
quienes se colocan alrededor del simbolo atómico.
En el ejemplo anterior:
í a,
lo K |
hu
Notación Lewis para el grupo “A” (Elementos Representativos (E))
¿He
IA | HA |TMDA| IVA] VA | VIA (VU AVILA
E* ss «Es «Es + E A Es sE. sE:
E Crono Gn Esiabl
terde L tanan 0 Comparten
General | Electrones Electrones
Regla del octeto. Es la obtención de 8 electrones en la capa de valencia (configuración
electrónica de gas noble) Para ello el átomo puede ganar. perder o compartir electrones.
D. Electronegatividad (E.N.). Es la fuerza relativa que tienen los átomos para atraer hacia si
mismo los electrones de un enlace.
39
Lumbreras Editores
Recordar: los elementos más electronegativos son los no metales.
| 1 LA
| Elemento | Na Mg | Li| S ¡N| 0 | P
E aa A - :
| E.N 09 | 1,24 | 25 | 5 35 | 4
ja - = - —a- E a s L =P
NY Y
Metales No Metales
Clasificación de los Enlaces
Se puede presentar
[+ Tónico
Interatómicos + * Covalente
: «Metálico
Enlaces
! * Interacción dipolo—dipolo
Intermoleculares + * Enlace puente de hidrógeno
* Fuerza de dispersión o de london
Ejemplo
E. Interatómico
[entre atomos de “H" y 0%)
E. Intermolecular
(entre moléculas de 11,0)
Cuando calentamos al agua, el enlace que se rompe es el intermolecular, que permite el paso
a la fase vapor, sin embargo la atracción entre átomos permanece inalterado.
De lo anterior, podemos deducir que el enlace interatómico es más fuerte que el
intermolecular.
EJES E”
Enlace h Estructura
Ejemplo de Estructura Propiedades ' Úl
il
Eoicnzz A A AA y |
¿+ Sólidos cristalinos.
¡+ Puntos de fusión elevados.
UE” ¡+ Puntos de ebullición
aa qe *R | elevados.
: | . e .
Enlace | Red iónica EN IP Solubles en agua. |
lÓNICO | ... o. + Conducen la electricidad. |
| - * - K G
, a |
| | | fundidos o en disolución. — |
| | |
| Cloruro de potasio, (KC) |* No conducen la l
| | | electricidad en estado |
sólido. |
És —— == = mm
CAPÍTULO VII Compendio Académico
ir p "Tipo de. pe T “Tripode 1
A ==
A y A PP
l Enlace Estructura | AO de Estructura L Piopisdades |
A A A A e
e : a DN ie
— a 548¡+ Fundamentalmente líquidos |
y pases.
+ Puntos de fusión bajos.
¡+ Puntos de ebullición bajos.
¡* Insolubles en agua pero
¡solubles en solventes
polares.
'* No conducen la electricidad,
son aislantes
o Sólidos. |
|» Puntos de fusión elevados.
+ Puntos de ebullición.
elevados.
La solubilidad y
conductividad varían de una ;
, | : | Diamante (C) | sustancia a otra. |
| T pa Sellos cristalinos.
| | ¡+ Dúctiles y maleables.
Enlace | a ió ¡ | | Red merálicn | | Puntos de fusión elevados. |
| metálico ¡* Puntos de ebullición
| | elevados. |
* Insolubles en agua.
Moléculas
simples
| Enlace |. Ñ
| covalente '
Moléculas
gigantes
Clasificación del Enlace Químico
_—_ e =
Enlaces interatómicos: lónico, covalente y metálico.
Intermoleculares: Dipolo — dipolo un tipo de éste es E.P.H y Fuerzas de London.
Enlace Interatómico
Es la fuerza que une a dos átomos neutros o ionizados
ENLACE IÓNICO O ELECTROVALENTE
Es la fuerza de atracción de naturaleza electrostática que existe entre los iones de cargas
opuestas (cationes—aniones) que los mantienen juntos en una estructura cristalina. Resulta de la
transferencia de uno o más electrones de valencia comúnmente del metal hacia el no metal.
Ejemplo: Cloruro de sodio (NaCD)
Na + dl: : > [na] Eg J A
E.N.=0,9 E.N.=3,0 Enlace (Buerza ]
AE.N.=2.1 lónico |Electrostátien
61
Lumbreras Editores
Algunos cationes y aniones. que participan en compuestos ¡ónicos.
Nombre
Fluorms.
go Potásico | CIU! Cloruro
Mg? | Magnésico | S' Sulfiwo ..
car] cas BE] ma
NH¡* | Amonio | CO, | Carbonato
A A E e —= == a
Compuesto iónico. Es aquel compuesto quimico en cuya estructura existe enlace iónico,
además sus representaciones se le denomina unidades fórmulas y no moléculas.
Ejemplos: NaCl, CaCO,. NH,Cl, NH,Br, Na¿CO,, KBr. MgCl,.
Propiedades de los compuestos iónicos
* Atemperatura ambiental son sólidos cristalinos. cuya estructura esta definida (la atracción
de los iones es polidireccional).
+ Generalmente son solubles en agua y otros solventes polares como etanol, acetona, etc.
* Tienen alta temperatura de fusión y ebullición.
Ejemplo:
NaCl Tussión = 8010
KBr Tus =735'0
* En solución acuosa o fundidos conducen la corriente eléctrica, pero en estado sólido no la
conducen.
ENLACE COVALENTE
Es la fuerza electromagnética que mantiene unidos a átomos que comparten electrones, Los
átomos enlazados se encuentran neutros y generalmente son no metálicos.
o + o a an
Mo Metal Xo Metal de
F.N=21 E.X=4.0 + Compartición de ¿1 Enlace
Electrones covalente
Para su mejor estudio, estos enlaces se clasifican en:
I. Según el número de pares electrónicos enlazantes
1. Enlace simple. Cuando los átomos enlazados comparten un par de electrones.
Ejemplo: Sulfuro de hidrógeno (H,S)
e . 73
, A . > z x | 2 Enlaces Simples
H H H H
62
CAPÍTULO VII Compendio Académico
2. Enlace múltiple, Cuando los átomos enlazados comparten más de un par de electrones,
estos pueden ser:
Enlace doble: Compartición de dos pares de nes.
Ejemplo: el oxigeno (0,)
se ..
20: 20: d) :0=0: j1 Enlace Doble
Enlace triple. Compartición de tres pares de electrones.
Ejemplo: Nitrógeno (N,)
¿N3 ¿N2 O) :N=N: p Enlace Triple
Según la estabilidad química, los enlaces pueden ser: sigma (0) o pi (77), en forma práctica
estos enlaces se reconocen asi:
| is Enlace | Enlace
| Simple | Doble | Triple
| IA
[| XLY | Y xo ==Y| | LL A A A cnica]
En este caso, el enlace pi (TT) es menos estable que el enlace sigma (0)
Ejercicio 1 hexágono, representa un átomo de
El estireno, es un compuesto orgánico carbono unido a tantos átomos de
(hidrocarburo) que se utiliza como materia
prima para la elaboración de polimeros.
¿Cuántas uniones tipo sigma y pi
respectivamente posee cada una de sus
moléculas?
Resolución
Debemos de conocer la fórmula
desarrollada para ello en cada vértice del
hidrógenos que haga cumplir con la regla
del octeto. Luego. tenemos
H H
yO á lo
a.C Co
me Sy Soc
SS e = e la? ye
la lo H
H H
Contando, hay 16 uniones sigma (0) y 4
uniones tipo pi (11)
63
Lumbreras Editores
II. Según el número de electrones aportados para formar el par electrónico enlazante.
1,
bo
Enlace covalente normal. Cada átomo aporta un electrón en la formación del enlace.
Ejemplo: Cloruro de Berilio (BeC1,)
¡ChBe»Cls E) ¡CI—Be—Ci
E
Hay dos enlaces normales.
Enlace Covalente Coordinado o Dativo. Sólo uno de los átomos aporta el par de
electrones enlazantes.
Ejemplo: Dióxido de azufre (S0,)
“o pi o: > Lo he 1 Enlace Dativo
a .. -..
TI. Según su polaridad
1. Enlace Covalente apolar o puro. Es cuando los átomos comparten equitativamente a los
electrones de enlace. Generalmente participan átomo del mismo elemento no metálico.
Se cumple: ¡AEN=0'
Ejemplo: Hidrógeno (H.)
Enlace Covalente Polar. Es cuando los electrones enlazantes no son compartidos en
forma equitativa por los átomos, esto debido a que uno de los átomos es más
electronegativo que el otro.
Se cumple: | AEN+0.
Ejemplo: Yoduro de Hidrógeno
Donde: +0: carga parcial, debido a la
AE.N
+ ó- —
ó S sr its uy : momento dipolar de
H »* 1: Y 4-1; polar enlace (parámetro que
mide el grado de
polaridad de un enlace).
A todo el público en general:
Este libro a sido escaneado por el GRUPO [1% Salida y ha sido
repartido por los grupos oficiales de nuestro team.
Cada libro escaneado forma parte del Proyecto Público Gratuito
LEIN (cuyo significado es Libro Escaneado e Inmortalizado), si usted
encuentra a una persona que quiere hacer dinero con este texto o
quizás condicione su adquisición, nuestro Grupo Calapenshko condena
todo acto contrario por el cual fue digitalizado.
Agradecemos tu fidelidad en el seguimiento que haces a nuestros
aportes, si estás inconforme con la digitalización, o quizás tengas
algún comentario que ayude a nuestro proyecto LEIN, te animo a
buscarnos en la internet como (ANN M8] y envíanos tu mensaje.
Este texto fue digitalizado y terminado el:
23 de Enero del 2021 09:29pm
Atentamente
CAPÍTULO VII Compendio Académico
Propiedades de las Sustancias Covalentes
* A temperatura ambiental pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos.
Ejemplo: SiO... HO COsr Dato
+ Algunos pueden ser sólidos cristalinos, ejemplo: S10,, H,O, grafito (C).
+ — Generalmente tienen bajas temperaturas de fusión y ebullición.
Ejemplos:
C,H¿OH Teb=78,5"C
H,O Teb=100'C
CH, Teb=80"C
+ Generalmente son insolubles en agua, pero si son solubles en solventes apolares, como: CCL,,
C¿H,, eto.
+ — Son aislantes por lo mal que conducen la corriente eléctrica.
Resonancia. Consiste en la existencia de 2 o más estructuras de Lewis los cuales se usan para
describir la estructura de una molécula o ión las cuales se llaman estructuras resonantes. “La
estructura real" de la especie quimica es un hibrido de las estructuras Lewis.
La resonancia llamada también enlace deslocalizado se da por la deslocalización o movimiento de
los electrones “pi” en la molécula o ion, generando enlaces con igual longitud y energía.
Ejemplo: Dióxido de azufre SO,
..
Ss s $
IN, AN, > AN
O) 30: ¿Q: 20: O O
A e px E /
Estructuras resonantes Hibrido de resonancia
C. ENLACE METÁLICO
En un metal los electrones de valencia están deslocalizados (debido a su baja E.I) sobre el
eristal entero. De hecho un metal se puede imaginar como una estructura de cationes
inmersos en un “mar” de electrones de valencia.
La fuerza de atracción entre los iones y los electrones es muy fuerte lo cual explica la
resistencia mecánica de los metales, además la movilidad de los electrones explica su
conductividad eléctrica.
El enlace metálico se presenta en todos los metales y aleaciones por ejemplo: latón (Cu +Zm),
Bronce ( Cu+ Sn), ete.
65
Lumbreras Editores
l. Indiquela(s) proposiciónfes) verdadera(s)
respecto a la resonancia.
l. Se debe al
electrones pi en la molécula o ion.
movimiento de los
pa
IL Las moléculas o iones que poseen
electrones sigma, necesariamente
presentan resonancia.
MT. Si una molécula o ión presenta
resonancia, entonces presenta sólo
electrones pi.
A) HH
D)1
B)1y 1 C) HU y 11
My In
¿Qué enlace presenta mayor carácter
covalente?
E.N. (H=2,1 ; F=4,0; C=2,5;58=2.5;
N=3,0; 0O=3,5)
nNC=C BH-=N 0Ss-H
D)H-F EJO-F
Con respecto a los enlaces quimicos
interatómicos señale la afirmación
correcta,
A) Todo enlace covalente se manifiesta
entre un metal y un no metal.
B) Elenlace covalente coordinado o dativo
es múltiple.
C) Enel enlace (H—F) la AÁE.N=1,9; luego.
éste es lÓnico,
D) En todo enlace iónico se cumple que la
ÁAE.N>1,7
E) Los compuestos iónicos son frágiles y
conducen la disueltos en agua,
corriente eléctrica,
¿Qué compuesto es esencialmente
covalente?
A)H,SO, B)Ca0 C) BaSO,
D) NaOH E) NaH
Señale cuántos compuestos presentan sólo
enlaces iónicos en su estructura
I. Na,PO,
ML. AICL
TT. NH,NO,
IV. F,O
V. CH,COOH
VI KI
a a B5 02
D)3 E) 1
Indique cuál de los siguientes enlaces se
espera que tenga menos carácter iónico. Si
las electronegatividades son
E.N, (0=3,5 ; B=2,0 ; F=4,0; H=2,1)
AB-0 BH-B C)IH=-0
DH-E EF-B
Cuando 2 átomos tienen la misma
electronegatividad y forman entre los dos
una estructura estable se podrá afirmar
que
A) el enlace entre los átomos que forman
la estructura será polar.
B) la estructura presenta y * 0.
C) la estructura formada tendrá la carga
eléctrica uniformemente distribuida.
D) dicha estructura será un par iónico.
E) necesariamente se trata de un
compuesto binario.
CAPÍTULO VII
Respecto al enlace covalente, marque lo
incorrecto.
A) La unión covalente de átomos, da lugar
a la formación de moléculas. tales
como' H,O (agua), HNO, fácido nitrico),
H, (hidrógeno), etc.
B) La unión entre un elemento calcógeno
y halógeno es del tipo covalente.
C) Es un tipo de unión interatómica.
cuyas fuerzas són de naturaleza
electromagnética.
D)Se establece generalmente entre
atomos de elementos no metálicos,
quienes entre si.
electrones de valencia.
E) A la compartición de tres electrones, se
le denomina enlace triple.
comparten sus
Respecto al enlace iónico, señale si las
afirmaciones son verdaderas o falsas.
L En su formación. se produce
transferencia de todos los electrones
del átomo menos electronegativo,
hacia el más electronegativo.
II. Las
naturaleza electrostática.
fuerzas de unión son de
111. Se establece únicamente entre átomos
metálicos y no metálicos.
IV. Las minimas de todo
compuesto iónico son las moléculas.
unidades
A) FVFF
D) VVVV
B) VFVE C) FFVV
E) VVFF
Complete adecuadamente las siguientes
expresiones
I. Los átomos al .............. generalmente
adquieren la configuración
electrónica de UN .............., de este
modo son mas estables.
l. Los
A)
B)
C)
D)
E)
11.
12.
Compendio Académico
a ER poseen baja
electronegatividad, en comparación
con los no metales. es por ello que
fácilmente pierden electrones.
MM. Cada átomo de selenio (Z=34)
presenta electrones de
valencia.
Marque la alternativa correcta.
1 11 TIT
— Enla
a Metales Seis
= gas noble
= Unirse Mo metale ' etales Ocho
— gas inerte
= Unirse
No metales Cuatro
— gas noble
-= Disociarse
. Mutales Seis
= alcalino
= Disociarse
: Metaloides Siete
=calcógeno
Cuando el bario y el azufre se unen entre
si para dar lugar al compuesto sulfuro de
bario (BaS) se establece un tipo de enlace.
¿Cuál de las cinco formas. simbolizadas es
la correcta?
A) Ba 5 *
D) Ba*s*
C) Ba “5”
EJBa*'S"
B) Ba'S
En los siguientes compuestos iónicos,
determine respectivamente el número de
electrones transferidos.
I. Cas
IE. K,SO,
TT. ALO,
A)3.2.6 B)1.1.3 12,2.8
D) 2, 4. 4 E) 2,6, 2
67
Lumbreras Editores
13.
14.
15.
La formación de un enlace quimico
interatómico trae como consecuencia:
A) absorción de energia.
B) estabilizar a los átomos y alcanzar
sistemas de baja energía.
C) desprendimiento de energía por
alcanzar mayor inestabilidad química.
D) un cambio en el número atómico de los
átomos implicados.
E) una todos los
electrones que presentan cada átomo.
redistribución de
Construya las estructuras de Lewis de las
siguientes especies químicas y luego
determine:
a. Número de enlaces simples
b. Número de enlaces múltiples.
L 50, II. H,CO, IM. HON
Dé como respuesta la suma total.
A) Simples 3 y múltiples 2
B) Simples 3 y múltiples 3
C) Simples 6 y múltiples 3
D) Simples 4 y múltiples 3
E) Simples 6 y múltiples 1
Respecto al enlace covalente y sus
compuestos,
L Cuando se forma dicha unión hay
transferencia de electrones.
Il. Orden de longitud de enlace
C=C>C-C>C=C
III. El BeCl, es covalente y se transfiere
dos electrones.
IV. Todo sólido covalente presenta baja
temperatura de fusión.
16.
17.
Esison) correctols)
A) Ninguno
B) Todos
CO) ITyH
D) Sólo HI
E) Sólo IV
En los siguientes compuestos ordene sus
enlaces en forma decreciente a su
temperatura de fusión.
I. KCI 11. KBr
IL. KF IV. KO
Dato:
E.N.(F=4,0; 0=3,5; Cl=3,0; Br=2,8 ;
K=0,8)
A) TL IV, 1 y TH
B) HI, 1V, II y 1
O) 1, LIV y TH
DML, TV, 1 y 11
E) 1, 1,1 y IV
Marque la relación incorrecta respecto a
la estructura covalente de oxácidos.
A) Ácido disulfúrico (H,S,0.): 2 enlaces
dativos
B) Ácido carbónico (H,CO.,) 1 enlace
múltiple
C) Ácido perclórico (HCIO): 3 enlaces
dativos
D) Ácido nítrico (HNO.): 1 enlace pi y 4
enlaces sigmas
E) Ácido fosfórico (H¿PO,): 1 enlace dativo
Señale el compuesto que presenta mayor
número de enlaces dativos.
A) H,PO,
D) HCIO,
B) NH," C) H,TeO,
E) CLO.
CAPÍTULO VII
19.
21.
De acuerdo a la estructura del ácido
hipofosforoso, es falso
101
|.
H-P-0-H
|
H
A) Se presentan 5 enlaces simples.
B) El oxigeno cumple el octeto.
C) El fósforo no cumple el octeto.
D) Existen 4enlaces covalentes normales.
E) Hay 1 enlace covalente coordinado.
Para la especie Ca(NO.,), indique lo que no
corresponde
A) Posee resonancia.
B) Corresponde a un sólido cristalino
lÓnico.
C) Existe enlace covalente apolar.
D) Existe enlace dativo.
E) Existe enlace iónico y covalente.
Las aminas son compuestos orgánicos
ternarios, responsables del mal olor de la
carne y pescado en descomposición, ¿Cuál
será la energía de enlace N—H, si la
energía de enlace total de la etilamina es
3479 kJ/mol?
La estructura es CH,- CH, — NH,
¡| Enlace | Energía de
| ON
Ú
ce
C=H 414
A) 343 kJ/mol
B) 493 kJ/mol
C) 393 kJ/mol
D) 293 kJ/mol
E) 353 k.J/mol
Compendio Académico
22, Para los enlaces quimicos indicados:
L,C -—H 1. 0O-H
y teniendo en cuenta que E.N, (H=2,1 :
23.
24.
25,
(=2,5 y O=3,5)
Es incorrecto
A) I tiene menor longitud de enlace.
B) Il es más polar que l.
C) I tiene menor carácter iónico.
D) En l el enlace es más acentuadamente
covalente.
EMI tiene un % de carácter covalente
igual a 70,74%,
los siguientes Entre compuestos,
mencione quién presenta enlaces dativos
e lónicos en su estructura.
A) NaOH
D) Na,SO,
B) H,O, C)Po;*
E) CaCO,
¿Qué especie quimica no presenta el
fenómeno de resonancia?
A) CO,
D) NH,
B) SO, C) NO,
E) CO,
Respecto al enlace metálico
Ll. Es un tipo de unión interatómica.
TL. Se manifiesta mediante atracción de
campos eléctricos.
MI. La nube o gas de electrones lo
constituyen principalmente los
electrones de valencia.
IV, Lassiguientes sustancias! tungsteno,
grafito, bronce y latón, presentan
esta unión.
Son correctas
A) 1 B3
D) 2
04
EJ O
69
Enlace Químico !l de Z
CAPÍTULO VIHObjetivos
Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
[E] Reconocer la geometría molecular de las principales sustancias.
[8] Conceptuar hibridización y reconocer el tipo de orbitales hibridos del átomo en la molécula.
[ls] Reconocer la polaridad de cada molécula.
ls] Clasificar el enlace intermolecular y relacionarlo con las propiedades de las sustancias, moleculares.
Introducción
¿Por qué grandes masas de hielo flotan sobre la superficie de los océanos? Al analizar a nivel microscópico
observamos que cada grupo de moléculas de agua al aglomerarse logran formar pequeños espacios vacios que
disminuyen la densidad. También estamos en la capacidad de responder por qué grandes masas de agua quedan
atrapados en la superficie de los océanos, todo ello bajo el conocimiento de la geometria molecular.
COMCEp ta, Pa:
Molécula
Particula discreta con una cantidad determinada y fija de átomos covalentemente enlazados.
Ejemplo: Cloro (Cl), Agua (H,0), Propano (C,H,)
Geometría Molecular
Es la distribución tridimensional de los átomos de una na.
molécula. La geometria de una molécula influye en sus - | ,
propiedades fisicas y químicas. B <> 120
Ejemplo: ql Na
El BF, contiene tres pares enlazantes. en la distribución más es Ed
estable, los 3 átomos del flúor se dirigen hacia los vértices de un e
triángulo equilátero con el boro en el centro del triángulo. planar (triangular)
70
CAPÍTULO VIII Compendio Académico
Hibridación (Hibridización)
Es el proceso de combinación de dos o más orbitales atómicos para obtener orbitales hibridos
los cuales poseen la misma forma. la misma energía relativa e igual estabilidad. La hibridización
se efectúa entre los orbitales de los subniveles que pertenecen a un mismo nivel energético del
átomo. (nivel de valencia)
Ejemplo: En el átomo de carbono
¿€ : 1828*2p* configuración normal
«q o 0? 7 O . Estado 1s"2s"2p ,2p ,2p, por orbitales ' basal
Estado de EA :1s2s 2p ,2p,2p, excitado Paid
:18'22.—.2—2-— hibridizado |, ado,
sp? sp? sp? sp? 1IOrTIdizado
Gráfico de orbitales inestables lexcitados) del carbono
Qee | $
25 2p, 2p; 2p:
Al estabilizarse se forman los orbitales hibridos
AAA IT E AU ETT AAA
Se logra formar. Se logra formar luego dela || Se logra formar luego de:
¡mediante la ¡combinación de los orbitales |; la combinación de los :
¡combinación de las po 2p, 2p) i orbitales !
¡orbitales (25, 2p) AE e (Ls, 2p,
2py 2p) a,
| O es Lo |
Po 2 orbitales (sp) | 3 orbitales (sp ”) |
RA noo A
La hibridización no se aplica a átomos aislados, es un modelo teórico que se utiliza para explicar el enlace
covalente en su mayor estabilidad.
e La hibridización es la mezcla de. por lo menos dos orbitales atómicos no equivalentes.
e El número de orbitales híbridos generados es igual al número total de orbitales atómicos puros que
participaron en la combinación.
* — Conlos orbitales híbridos es posible explicar la geornetría molecular. (ver el siguiente cuadro)
71
Lumbreras Editores
Tipo de Orbitales Híbridos en el Caso de Enlaces Simples del Átomo Central
A > o A
N? Pares de ' ie
¡electrones del átomo 'Tipo de híbrido Geometría molecular
l He. central 8 LL FE E acre e E FIAT y E
6 '
2 7 sp ¡ AA Xx Lineal : HCl, , BeCL,, , BeH, | | ——+ j E +=] a
| | 7 | | A Triangular ;
Y BF,, A1CI,, BCL,
|
3 gp" SN r | a —
| A |
| E Ñ Angular ¡ SnCL.PbClL ¿
| Xx |
| |
| A | o |
| | | E | $ Tetraédrica CCl, ; CH, ; NH, |
| | FEO == | — A |
| | E |
| 4 sp' ¿TUS | Piramidal | NH,,H,O”,PH,
| | X
| | | |
| | IC
| | e” Angular HO, H,S
| Xx xXx ;
Molécula Polar (11, +0)
Es un pequeño dipolo, su estructura, la distribución de sus átomos es asimétrica. En otros
términos. el centro de cargas positivas (0) y el centro de cargas negativas (07) se encuentran
separados una cierta distancia.
Molécula Apolar (|1,=0)
No es dipolo, poseen simetría en torno al átomo central, debido a ello el centro de carga
positiva y negativa coinciden en un punto.
Momento dípolar resultante (Jl y) de algunas moléculas, expresados en debye (D)
E HF | HCl ¡CH,Cl | H,O | O, | H, | CO, | CCl, | BF, |
Ba 191 | 108, 187 | 184 | 52 | 0 | 0 ¡0 0 — Ar l 2 —s e
72
CAPÍTULO VIII Compendio Académico
: Enlace Intermolecular Y
+ Esla fuerza que une a dos moléculas idénticas ó diferentes.
« — Agrupa el conjunto de fuerzas de naturaleza eléctrica, Entre las moléculas son las
responsables sobre todo de justificar las propiedades macroscópicas de las diferentes
sustancias.
Por ejemplo * punto de fusión, de ebullición, solubilidad, etc.
Por lo general estas fuerzas són mucho más débiles que las fuerzas interatómicas.
e Tradicionalmente las fuerzas intermoleculares también se les denomina fuerzas de Van der
Walls.
TIPOS
* Enlace dipolo — dipolo.
* Enlace por fuerza de London.
Dipolo — Dipolo (D — D)
Son fuerzas que actúan entre moléculas polares, es decir moléculas con dipolo permanente,
su origen es electrostático y se puede entender en términos de la ley de Coulomb.
Molécula polar | Molécula. polar
Enlace dipolo — dipolo
Ejemplo"
HCl es líquido a temperatura menor de -85"C, este permite que la sustancia se encuentra a
condiciones ambientales al estado gaseosa.
pa E p [0 eo 1]
E | ñ . | SE H=(1
Pp Eo p=p
Ebullición. Es el paso de liquido a gaseoso a, una determinada temperatura (Teb), Esto ocurre por
la ruptura del enlace intermolecular,
Enlace Puente Hidrógeno (EPH). Es un tipo de enlace especial de enlace dipolo — dipolo es muy
fuerte y se manifiesta entre el par electrónico libre de un átomo de F, DÓ N y el núcleo de un átomo
de hidrogeno prácticamente libre de electrones.
Ejemplo:
Ty, = 1986 0
73
Lumbreras Editores
Enlace por fuerza de London (F.L.)
Es la fuerza muy débil entre dipolos no permanentes. es decir entre un dipolo instantáneo y
un dipolo inducido correspondiente a dos moléculas que se encuentran a una distancia de 5Áa
104 entre 51.
Ejemplo: El Nitrógeno licuado
74
" dipolo instantáneo
Na (r)1 E
* dipolo inducido
La fuerza de London está presente en todo tipo de moléculas (polares y apolares). cuando la
sustancia se encuentra en estado liquido o sólido.
La fuerza de London depende directamente del peso molecular. superficie de contacto y
número de pares electrónicos no enlazantes.
La temperatura de ebullición depende directamente de la intensidad de las fuerzas
intermoleculares.
Generalmente el orden respecto a la intensidad de las fuerzas intermoleculares.
pe Puente ) _ Enlace > Brlaco por |
de Hidrógeno Dipolo - Dipolo fuerza de London
PROBLEMAS
Indique ellos) enunciado(s) falso(s), en: L Según las siguientes proposiciones,
L. El E.P.H. explica la solubilidades indique verdadero (V) o falso (F),
anormales de algunas sustancias en L Enunenlace polar, la concentración
agua. F ; de cargas positivas y negativas se
IL. Los liquidos que presentan E.P.H, encuentran separadas,
entre sus moléculas. se denominan IL. Una molécula puede tener enlaces
liquidos asociados. — f polares internamente, pero su
III. E.P.H. esta presente en moléculas momento dipolar resultante puede
polares en donde hay átomos de Ser cero.
hidrógeno unidos en forma iónica con MIL. La polaridad del CCl, es mayor que
el FON, Y Cero.
A) Sólo 11 B)Sólol O IynH A) FVV B) FFF C)VFF
D) II y 111 E Sólo II D) VVF E) VVV
CAPÍTULO VIII
3.
b.
Sobre Enlace Puente de Hidrógeno
(E.P.H), señale las proposiciones
verdaderas (V), :
L Se forma entre moléculas apolares
que contienen hidrógeno.
IT. Explica los puntos de ebullición
anormalmente elevados.
TIL Es la atracción entre un átomo de
hidrógeno y el F, O, N de una misma
molécula.
IV. Este enlace es un caso especial de
enlace dipolo — dipolo muy fuerte.
Es (son) incorrecto (8)
AJMUIyIVO B)IyIl
D) Sólo 1
C) Sólo HI
E)I y 1
Indique la validez de las proposiciones
según corresponda.
Il. Cuando existe diferencia de
electronegatividad mayor que cero
entre los átomos, el enlace es polar.
IL. Una molécula polar necesariamente
tiene a todos sus enlaces internos
polares.
III. La geometria molecular no define,
totalmente la polaridad de la
molécula.
A) FFF B) VFF C)FVV
D) VVF E) VVV
De las siguientes sustancias químicas,
indique aquella que manifesta enlaces
puente de hidrógeno (E.P.H) entre sus
moléculas.
A) CH,CH,OCH,
B) CH,CH,COOH
C) CH,CH,COOCH,
D) CH,CH,COCH,
E) CH,CH,CHO
Clasificar a las sustancias según el orden
ascendente de temperatura de ebullición.
Il. CH,CH,CH,CH,CH,CH,CH,
1. CHn,¿CH,CH,CH,CH,CH,
IM, CH,CH,C(CH y),
10.
Compendio Académico
A) HI <H1<I
BI <I < 11M
20) 1<11= 11
o D)I<H < 1H
E) MH <1<II
¿Qué relación es correcta, respecto a la
geometria molecular de las sustancias que
se muestran a continuación?
A) NH, ! tetraédrica
B) CO, ' angular
C) NA, : planar
D) PCI, * piramidal planar
E) H,O : lineal
Indique verdadero (V) o falso (F) las
siguientes proposiciones.
l. El orbital p, tiene mayor energía que
los orbitales hibridos (sp. sp”, sp?)
IT. En un enlace covalente simple,
participan sólo orbitales hibridos (sp*)
IL. Los orbitales hibridos que pertenecen
a un sistema atómico tienen igual
valor de energía.
A)JVFV B) FVV
D) VVV
C) FFF
E) FFV
Indique la sustancia quimica que presenta
moléculas de mayor polaridad.
A) C l,
D) CCL,
B) NH, C) CH,
E) CO,
Indique qué tipo de orbitales hibridos
presenta el átomo central en las
siguientes sustancias.
L 'HCN
Ill. AsH,
IL COCL,
IV. SiO,
A) sp. sp? sp”, sp
B) sp, sp”, sp*, sp*
O) sp. sp? sp”, sp
D) sp*. sp, sp”, sp
E) sp, sp, sp, sp?
75
A todo el público en general:
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23 de Enero del 2021 09:29pm
Atentamente
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12.
13.
76
Señale la proposición que no asocia la
propiedad de un líquido que presenta
(E.P.H). d
A) Insoluble en sustancias apolares
B) La presión de vapor generado es alta a
temperatura ambiente.
C) La polarización de cada molécula es
rápida
D) Evaporación lenta
E) Alta afinidad por el agua
De los siguientes enunciados, indique
verdadero (V) o falso (F):
Il. Las moléculas polares se alinean en
un campo eléctrico.
Il. A mayor distancia entre las
moléculas mayor intensidad de las
fuerzas intermoleculares.
II. Sise unen 2 sustancias liquidas, una
polar y otra apolar, entre ellas se
formará una mezcla del tipo
homogenea.
IV. Las moléculas polares poseen un
momento dipolar permanente como
consecuencia de la diferencia de
electronegatividad entre sus átomos
y de su distribución geométrica.
A) VVFF
D) VFFF
B) VFVF C) FFFV
E) VFFV
Indique verdadero (V) o falso (F) sobre la
hibridización, las siguientes proposiciones.
L Los orbitales atómicos estables
generan orbitales hibridos inestables.
Il. Lacantidad de orbitales atómicos que
participan durante el proceso es
equivalente al número de orbitales
hibrido formados.
ML. En la unión tipo pil). participan
orbitales hibridos.
C) FFF
E) VVV
A) VVF B) FVV
D) FVF
MW. De las siguientes sustancias químicas
indique cual de ellas se disuelve con
mayor facilidad en el agua.
15,
16,
L HCl
mL
IM. CH,CH,CH,
IV. PH,
A) Solo IV B)lyHl €) Solo I
D) Solo 1 y TM E) Solo HI
Indique verdadero (V) o falso (F) en las
siguientes proposiciones.
l. La combinación de un orbital (s) y un
orbital (p), genera un orbital (sp) de
mayor estabilidad.
IL. En la molécula BeH,. el par de
orbitales generados del berilio se
encuentran sobre un eje lineal.
IMM. En la molécula el BL,. los orbitales
hibridos se encuentran en un mismo
plano.
A) VFV B) FFV C) VFF
D) VVV E) FVV
Indique cual de las siguientes
proposiciones es incorrecta.
AA
intermolecular menor atracción.
mayor longitud de enlace
B) El enlace dipolo—dipolo se presenta en
moléculas apolares.
C) El estado condensado de la materia es
consecuencia de la mayor atracción
entre las moléculas o átomos
D) El enlace intermolecular se presenta
entre moléculas y se debilita por
incremento de temperatura.
E) El enlace interatómico es de mayor
intensidad que el entre
moléculas,
enlace
CAPÍTULO VIH
17.
18.
19.
Sobre enlaces entre moléculas:
IL. Son fuerzas que las mantienen unfles
en un sistema estable.
II. En general se denominan fuerzas E
London.
I11. Estas moléculas pueden ser polares o
apolares.
IV. Debido a ellas los gases pueden pasar
al estado liquido, es decir, pueden ser
licuados.
Indique verdadero (V) o falso (F)
C) VVVF
E) FVVV
A)VFFF — B)FFVV
D) VFVV
Indique la(s) proposición(es) verdadera(s)
respecto al enlace dipolo — dipolo:
L Se origina por la interacción
electrostática entre moléculas con
dipolos permanentes.
II. Este enlace intermolecular disminuye
su intensidad al incrementarse la
temperatura.
TT. Se manifiesta entre moléculas de
cualquier tipo.
IV. Presentan este tipo de enlace las
especies quimicas HI, CCL,, H,S, PH,,
cuando se encuentran en estado
liguido.
A) y IV B) Sólo IM C)1, 1 y 1
D)I y H E) Sólo I
Indique el orden decreciente del punto de
ebullición en las sustancias:
L 0, IL. Cl, 111, CH,
AU = MM =1
B) 111 - 1-01
COC) 1-11 - 11
D) 11 —1— HI
E) 1-11 - 10
Compendio Académico
20. Sobre los enlaces por fuerzas de London:
LL. Explica la licuación de los gases cuyas
21.
moléculas son apolares.
ll. Se denominan también fuerzas de
dispersión.
M1. Su
gradualmente al aumentar la masa
atómica ó molecular.
intensidad disminuye
IV. Este tipo de enlace está presente en
las especies quimicas: HCL, N,, C,Ha,
CO,
Es (son) falso (s)
A) Sólo I
D) 1 y 1
B) Sólo HI O) HI y IV
E) I y IV
Indique la relación correcta según las
proposiciones mostradas para la
disposición espacial de un sistema
atómico,
I. — Orbitales sp : lineales
1. Orbitales sp*: tridimensionales
III. Orbitales sp? : coplanares
AJIyIH B) Solo HI C) Solo 1
D) Solo Il EMI y MM
Indique verdadero (V) o falso (F), según
corresponda:
Il. Presentan enlace por fuerzas de
London: H,, €C¿H, y HNO,.
IL. Las interacciones existentes entre
moléculas polares son generalmente
más intensas que en las no polares.
III. Son liquidos asociados: H,O,, H,O,
C,H,OH, CH,¿COCH,.
IV. Las apolares
indiferentes a un campo eléctrico,
moléculas son
A) VVFV
D) VVVF
C) FVEV
E) VFVF
B) FFFV
Lumbreras Editores
23.
24,
17.
78
Sise tiene los hidruros de un mismo grupo
de la tabla periódica: HBr, HF. HCl, HI
¿Cuál es el creciente de
temperatura de ebullición”
orden
A) HF < HBr < HI < HCl
B) HBr < HI < HCl < HF
C) HCl < HBr < HI < HF
D) HF < HC] < HBr < HI
E) HC] < HF < HBr < HI
Indique la relación correcta respecto a la
geometria molecular de las sustancias.
ll. BeH,: planar
II. BF,: lineal
IM. PCI, : bipiramidal
IV. SF, : octaédrica
A) Sólo II
D) Il y IM
B) Sólo 1 C) Sólo IM
EI MI y IV
De las siguientes sustancias químicas,
indique aquella que tiene mayor momento
dipolarteórico.
A) HF
D) Hel
B) O, C) HI
E) HBr
¿Cuál de las siguientes especies presenta
mayor polaridad?
A) SH,
D) BF,
B) H, 0) Cl,
E) Bel,
Indique cuál de los siguientes enlaces es
de esperar que sea de mayor polaridad.
Dato:
electronegatividad:
O=3.5; B=2,0: P=2,1 N=3.0; H=2.1
AJN=0
D) P-H
B)O-B C)IN—H
E)JO-H
28. En las siguientes sustancias quimicas,
indique qué argumentos fundamentan
favorablemente la diferencia de ángulos.
NH, : 107,3
PH, : 93,3"
AsH, : 91,8"
SbH, : 91.3
Il. El tamaño de cada elemento central,
li. El peso atómico del elemento central
IM. Las repulsiones entre pares de
electrones de los orbitales atómicos y
al grado de electronegatividad del
elemento central,
A) Sólo II! B) Sólo II
D) Sólo 1 y 11
C) Sólo 1
EI y IMM
29. Sobre las fuerzas de dispersión o de
London ¿Qué
verdaderaís)?
Ll. Esta presente en cualquier tipo de
sustancia molecular.
II. Se origina por la fluctuación 0
movimiento de la densidad
electrónica.
TIL Generalmente son muy débiles y
decrecen rápidamente con la distancia
entre las moléculas.
IV. Su intensidad disminuye con el
aumento del número de electrones.
sentencias es (son)
A) Sólo IV B)1, II y 111
DH y HI
CH y 1
E)Iy IV
30. Indique las sustancias que presentan
E.P.H:
L CH,-CH,-NH,
IL. CH,—-COOH
TIL. NaOH
IV. HCl
AMI y IV
B) 1 y!
C) 1-11 y IV
D) 1—H y HIM
E) I y Il
H,O HO Nomenclatura | no
Ho Ja vr HO
.. A ER j
Inorgánica LD
| A
CAPÍTULO 1X
Objetivos
Al finalizar el presente capítulo el lector, estará en la capacidad de:
le] Diferenciar valencia y número de oxidación de un elemento,
[e] Conocer las valencias de los principales elementos químicos.
[8] Formular y nombrar a los principales compuestos inorgánicos.
ls] Clasificar a los compuestos inorgánicos.
Introducción
Todos conocemos el agua (H,0). pero a ¿qué función inorgánica pertenece? ..... es muy frecuente llamar sal
al NaCl, pero ¿será la única sal? ..... al leer un libro de química encontramos un conjunto de fórmulas químicas
y/o nombres de compuesto químicos, esto es el lenguaje de la ciencia química por lo tanto es importante conocerlo.
Actualmente, existen muchos compuestos inorgánicos para los cuales los químicos a través del tiempo han tenido
que establecer normas y reglas de formulación y nomenclatura que hoy son aceptadas mundialmente. En este
capitulo no es necesario conocer la reacción química, pero sí conocer la valencia de los elementos químicos.
VALENCIA (VAL)
Es la capacidad de combinación que posee el átomo de un elemento para formar compuestos.
Su valor es un número entero: en compuestos iónicos es igual al número de electrones ganados o
perdidos, en compuestos covalentes es igual al número de electrones aportados o recibidos al formar
enlace covalente.
Ejemplo:
En
En el NHz <> pe N $ e Val UN)=3 : trivalente
H a H Val (H=1 * monovalente
NÚMERO DE OXIDACIÓN O ESTADO DE OXIDACIÓN (EO)
Es la carga relativa de cada TON, en un compuesto iónico.
Es la carga relativa aparente que adquiere cada átomo. cuando se rompen hipotéticamente >
todos los enlaces, en sustancias covalentes.
Su valor es entero o fraccionario con su respectivo signo.
79
Lumbreras Editores
Ejemplo:
Fl 0 =1-L.0.K)=+1
KC ES [:01: E OMCD=-1
NN a
. N LORO Lura 7 ' +1 A a
E. =-4 1 EdI1H1= +1
Generalmente : | Valencia = | Estado de Oxidación|
o
Reglas para determinar Estado de Oxidación Ejemplo:
S O
HNOz3 . NayO,
Il Un elemento en estado libre (sin
combinarse) 3. Pará metalés:
EO (1 átomo) = 0
* Ag y IA (Li, Na, K,Rb, Cs, Fr) EO
ez +1
Ejemplo: Cu, H,, 0,, Py, Sy + Zn, Cd yllA (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra)
EO = +2
ll. En compuesto químicos; se cumple: 4. Entodocompuesto liónico o molecular), se
cumple:
1. Unátomo de Hidrógeno: AA
E | E.O.=0'
EO (H)=+1: En la mayoría de sus Esto permite identificar el E.O. del átomo
compuestos 0 no señalado en las reglas
o. anteriores.
EO (H) =-1: En hidruros metálicos . :
Ejemplo:
+ +
z z Ag NO,<> Ag ÑNO%> +1 +x+3 2)=0
Ejemplo. x= +5
o. a..0 Ra
HNOz CaH,, NaH 5. En unión poliatómico, se cumple:
¡Y E.O. = Carga relativa del ión
y La a ASA,
2. Un átomo de Oxigeno:
E.O0.(0)=-2: En la mayoría de sus Ejemplo:
Xx compuestos so? vn (so¡*” => HG
E.O. (0) =-1: En los peróxidos
E.O. (0)=+2: Solo en F,O x=+6
80
CAPÍTULO IX Compendio Académico
CONCEPTOS BÁSICOS
Fórmula
Escritura simbólica para indicar la composición ca de un compuesto químico.
Nomenclatura
“Acción de llamar por el nombre”
La nomenclatura constituye el conjunto de reglas mediante las cuales se nombra a los
compuestos e iones. En quimica inorgánica se emplean 3 sistemas! tradicional, stock y sistemática.
Función Química
Es un conjunto de compuestos con propiedades quimicas semejantes; estos se clasifican en
cinco funciones!
* Hidruro » Óxido * Hidróxido
» Ácido * Sal
A. Función Hidruro. Son compuestos binarios de Hidrógeno y otro elemento. El Hidrógeno actúa
con valencia 1.
KA A AA IA KA A XA
Obtención General | ( Elemento Químico UD) + Hidrógeno > Hidruro |
Ejemplo: Na+H,”“+NaH Hidruro de Sodio
Valencia de los elementos representativos frente al Hidrógeno
A a + - —_—_——— xr q o e
HA | JHA | IVA VIA | VILA VILA.
|
A
PR A |
IT E y 3 |2 2 | o |
Ls e —
AAA,
EA Nota O O — AP
También se forma hidruros con elementos de transición.
Donde
*x NY a e EH x= valencia del elemento (E)
. K
81
Lumbreras Editores
Tipos
* — Hidruro Metálico
* — Hidruro no metálico
q Hidruro especial
* Hidruro ácido
+ Hidruro Metálico
Ejemplo:
* Nomenclatura
231 e
Ca/H mag CaHa: Hidruro de Calcio :¿N, Stock
: Dihidruro de Calcio: N, Sistemática
» Hidruro Especial
Ejemplo:
si JA => SiH, : Silano : N, Común
Tetrahidruro de silicio * N. Sistemática
* Hidturo Ácido twitter.com/calapenshko
2y1
S] 4 => HS : Sulfuro de Hidrógeno
A —_MMMIMMMMMS
82
Ácido Hidrácido. Son hidruros ácidos, cuyas soluciones acuosas poseen carácter o propiedades ácidas.
Ejemplo:
HS ,.. : Ácido Sulfhídrico (nc)
Función Óxido. Son compuestos binarios de Oxigeno y otro elemento. El Oxigeno actúa con
valencia 2.
Obtención general : | Elemento quimico(E) + Oxigeno — óxido
Ejemplo: Ca + 0, = Ca0 : Óxido de Calcio
CAPÍTULO IX Compendio Académico
Valencia de los principales elementos en óxidos, hidróxidos, oxácidos y sales
' Metal r Hg. Cu 1 y 2
As AAA
Li, Na, K, |
Rb. Cs. Ag, l Au ly3
¡| Be, Mg, Ca, Sr. | 2 5n
| ; | 2y4
¡ Ba, Ra, Zn, Cd | Pb. Pt
LL e ——— Y — ——— p o lt jad a 4
AL Ga, Tl, In | 3 | | Fe,Co,Ni | 2y3 |
AAA AAA MN] o ON ES
: Ll Elemento |
l No M ¡ Val | o Metales encias | Anfótero
lo. == Sl A al
+. Boro(B) 3 |
| * Silicio (Si) 4 |
+ Carbono(C) 2y4
¿+ Arsénico (As) | 3y5 | |
+ Fosforo (P) L3b
+ 5,Se, Te 2.4v6 :
+ CLBr,I | 13,597 | |
El Nitrógeno (N) en Óxido neutro : 1, 2, 4
ja per
Formulación es Be = simplificar
¡ Genoral de sai E: 0 En Dia
Tipos de óxidos
+ Óxido metálico u óxido básico u óxido.
* Oxido no metálico u óxido ácidos o anhidridos.
Óxidos Metálicos
Ejemplo:
1 2 : Oxido cuproso : N, Tradicional
CuXk O =Cu,o0 : Óxido de Cobre (1) : N. Stock
: Monóxido de dicobre ¡N, Sistemática
3 2 : Oxido de Aluminico : N. Tradicional
ALX O >AL0, : Óxido de Aluminio : No stock
: Trióxido de dialuminio : N, Sistemática
83
Lumbreras Editores
Óxido no metálico
Ejemplo:
| 2 : Anhidrido carbónico — * N, Tradicional
CI, 5% : Óxido de carbono (IV) : N. Stock
Dióxido de carbono ON. Sistemática
xuyr E : Amhidrido perclórico — : N. Tradicional
6 ó=010, | CL.0, Óxido de cloro (VID: N. Stock
Heptóxido de dicloro : N. Sistemática
C. Función Hidróxido. Son compuestos ternarios, que poseen ión hidróxido :(OH)* , unido por
enlace iónico a un catión generalmente metálico.
ObtenciónGeneral ¡ Óxido básico + H,O + hidróxido
Ejemplo: Na¿O + H,O = NaOH
Hidróxido de Sodio
eE Ca o Valencia
Formulación General M OH " » | M(OH) y A
Ejemplo:
+2 Hidróxido ferroso N. Tradicional
Fe XA. (0H) > Fe (OH), Hidróxido de Hierro (1): N, Stock
+1 m7 Hidróxido sódico : N, Tradicional
NaX, (OH) => NaOH Hidróxido de Sodio : N. Stock
NE =, CENSO Hidróxido amónico ¿N. Tradicional
SAA DE 04, Hidróxido de amonio :N. Stock
Función ácido. Son compuestos que poseen en su estructura molecular uno o mas átomos de
hidrógeno, los cuales al disolverse en agua liberan iones H*'.
Tipos
* Hidrácido
+ Oxácido: son compuestos ternarios
CAPÍTULO IX
Obtención General | Anhídrido + HO > oxácido |
Compendio Académico
E J
Ejemplo: CO, + HO = MC0;
Anhídrido Ácido
Carbónico Carbónico
Amen lat ura
Tradicional
Cambiar anhidrido por ácido
FORMULACIÓN DIRECTA DE OXÁCIDOS
- HA A A PU NP == oir |
| Oxácido de lA | de átomos ¡
| elemento (E) | h de oxíge Do |
. e IA de A | en 4
|
| | E
¡Valencia Impar = x HEO, n= su
| | _ +2
Valencia par = x | H,EO, n= E
|
B, P _ x+3
H,EO 1 = -——
As, Sb ¡ de 2
E
Ejemplo:Para esto el alumno debe conocer
la valencia.
= HNOs:, => HNO,
2
ácido nitrico
Ll o=> H,CO 2.2 => H,CO,
ácido carbonoso
=> H,PO 5.3 = H,¿PO,
ácido fosfórico
Tones. Son especies quimicas que poseen carga eléctrica neta diferente de cero, pueden ser
monoatómicos o poliatómico.
Tipos: Catión y Ánión
Catión. Se genera cuando un átomo pierde 1 ó más electrones o el hidróxido pierde (OH)*
pa a E AAA AA = = .s
i Catión 1 ml os á ' | . Stock N, Tradicional '
—Monoatómico : N.S li e
B= AA A A
Mg'* ¡ión magnesio magnésico
| Cu” ión cobre (1) cuproso |
_ Fe” , | _ión hierro (1D férrico |
85
Lumbreras Editores
Anión. Se genera cuando el ácido pierde a en forma de H”.
+ La nomenclatura clásica (tradicional), -
1. Según el ácido del cual proviene.
A II A —_—————
| | Terminació ' Tipo de ácido | % 0
en ácido en anión | que forma '
| as
Oxácido | 950
p— - . a A == — - —
¡ Hidrácido ... HÍDRICO e URO_ | Haloidea
nr A A A — — _ Á — — A ———— — —— o
2. Según el número de hidrógenos que quedan, esto es para aniones ácidos.
1H Ácido | |
| 2H Diácido
== — O E a
Ñ
3H | Triácido
Si pierde la mitad de hidrógeno. se emplea el prefijo: Bi
Anión | Nombre | Anión | Nombre |
lx _— nz Pel Ai
so,” | Sulfato | Mno,' Permanganato
Hso;' — Bisulfato | Cor Dies romato
so;* | Sulfito | B,O7* ebrabor ato
Nitrato JO H ipoyodito.
A A 4 A a
| cio;? : Perclorato SeD¡” Seleniato
A Ae
| cr! | Cloruro - HPO;* Fosfito
| |
| Sulfuro '
pS >. H,PO;' Fosfito ácido
| =l | ¿
BS" | Bisulfirm | 2 loo |
86
CAPÍTULO 1X Compendio Académico
E. Función Sal. Son compuestos iónicos.
. a se
+
Obtención por neutralización = : Ácido y y mo : e
Ejemplo: HC1+ NaOH —+ NaCl+H,O ; NaCl: Cloruro de sodio
Hmm mí
Formulación General + (Catión) *. (Anión) y» (tE atión!, LAnión!,,
» el
E = E -
Nomenclatura — OA aveces se omite el término “de”.
Anión Catión
Ejemplo:
os o) zw» CuíNOj), Nitrato cúprico o
« Nitrato de cobre (ID)
Tipos de sales!
L Según el origen. Considerando el tipo de ácido. empleado en la neutralización.
* Oxisales = Cu(NO.),: Posee oxigeno
* Haloidea = NaCl: No posee oxigeno
ll. Según su constitución. Las oxisales y haloideas a su vez se clasifican en cinco grupos.
1. Sales Neutras. Son aquellas que no contienen hidrógeno sustituibles.
Ejemplo: CasSO, y MgCl,
Sales Ácidas. Son aquellas que contienen hidrógeno sustituibles. es decir poseen
anión ácido.
Ejemplo: NaHSO, y Ca(HS),
3. Sales Básicas. Son aquellas que contienen (0H? sustituibles.
Ejemplo: FelOH) NO, y FelOH), Br
4. Sales Dobles. Son aquellas que contienen dos clases de cationes o aniones en su
estructura cristalina. los mas comunes són aquellas que poseen dos cationes
diferentes.
Ejemplo: KAÚSO), y CuFeS,
Sáles Hidratadas. Son aquellas que presentan moléculas de agua de hidratación o
cristalización en su estructura, unido por enlace dativo.
Ejemplo: CuSO,.5H,0O y BaS.7H,.O
BA nota | A
Muchas sustancias como las higroscópicas, las delicuescentes y las eflorescentes están relacionadas con los
hidratos.
bs
al
87
Lumbreras Editores
1.
2.
88
Sustancias higroscópicas. Muchos compuestos anhidros y otras sustancias absorben
rápidamente el agua de la atmósfera (humedad) pudiendo formar un hidrato. Se dice que
éstas sustancias son higroscópicas y al proceso se le denomina higroscopía.
Ejemplos: Azúcar, harina, sal, etc.
Esquema ilustrativo,
HO. E
Ejemplo:
CuCla+ 6HJ041) * CuCl,..6H,Q.
A SAL HIDRATADA
Sustancias delicuescentes. Algunos compuestos continúan absorbiendo agua (humedad)
después de la etapa de hidrato llegando a formar una solución. El proceso se denomina
delicuescencia, llegandose a dar cuando la presión de vapor de la sal es menor que la
presión de vapor de agua en la atmósfera.
Ejemplos CaCl,, P,O,, NaOH, etc.
Eflorescencia, Es la pérdida de agua que sufre la sal hidratada! esto ocurre cuando su
presión de vapor es mayor respecto a la presión parcial de vapor de agua en el aire
húmedo.
Esquema ilustrativo.
Ejemplo:
CaSQy . 2H * CaSOga + 2H ¿010
sad lia ce
imbiidita eric
SAd. HINRATADA
CAPÍTULO IX
Señale lo incorrecto, con respecto a los 5.
hidróxidos.
A) Los hidróxidos de los metales
alcalinos (Li, Na, K, Rb y Cs), son
muy solubles en agua, tóxicos y
venenosos.
B) Son compuestos jónicos.
C) Todos son solubles en agua.
D) Se obtienen al combinarse el agua con
los óxidos básicos.
E) Poseen propiedades básicas, enrojecen
la fenolftaleina
Indique la fórmula del sulfato doble de
amonio y hierro (ID) hexahidratado.
A) NH,Fe(SO )),.6H,O
B) NH,FeSO,.6H,0
C) (NH. ),FeSO,.6H,O
D) (NH ),Fe,SO,.6H,O
E) (NH ),Fe(SO ),.6H,O
Señale la proposición incorrecta
A) Mg”
BO?
C) (PH)
D) Ag”
E) (NH Y
: 10M Magnésico
¿on carbonilo
: jon fosfonio
: don argéntico
: jon amonio
>
Indique la fórmula del minio de plomo y
del hidróxido formado a partir del óxido
ferroso, respectivamente.
A) PbO, ; Fe(OH),
B) PbO, ; Fe(OH),
C) PbO, ; Fe(OH),
D) Pb¿0, : Fe(OM),
E) PbO ; Fe(OH),
Compendio Académico
PROBLEMAS
e A
Indique verdadero (V) o falso (F) según
corresponda, respecto al nombre y/o
aplicación.
l.. MgCL,, + presente en la sal de mesa
o cocina, delicuesciente
IL. Mg(CIO ),: CaCl, son sales anhidras.
MIL. Ca(CIO),: se utiliza en la industria
papelera y textil como blanqueador.
A) FVF
D) VVF
B) VFV C)FVV
E) VVV
Indique las relaciones incorrectas entre
fórmula y nombre de los compuestos.
l. CufOH),CO, :
cobre (II)
IL. Na,B,O..10H,0 tetraborato de sodio
decahidratado.
IlIL Na,AlF,
aluminio y sodio.
IV, CuSO0,.5H,0 sal de epsom
carbonato básico de
hexafluoruro doble de
A) I—H y IV
B) Solo TV
O) IT yu
DI y HI
E) HI y IV
Indique cuál de los siguientes ácidos
presenta mayor cantidad de átomos de
oxigeno por molécula.
A) Ácido pironitrico
B) Ácido ortohiposulfuroso
€) Ácido orto clórico
D) Ácido fosfórico
E) Ácido pirocarbonoso
89
Lumbreras Editores
8.
A
1.
Indique la fórmula del hidruro del
elemento más paramagnético del segundo
periodo de la tabla periódica actual.
A) H,S
D) HO
B)NH, C)CH,
E) HC]
Indique la valencia del carbono, nitrógeno
y calcio en los siguientes compuestos
respectivamente.
L H,CO,
IL HNO,
IL. CaBr,
ML31 B)4,7.2 0()2.5,2
D) 4.5. 2 E) 2,3, 2
Señale la relación incorrecta entre la
fórmula y nombre común.
A) FeS, : pirita
B) PbS ; cinabrio
C) Ag,S : argentita
D) CusS ; calcosita
E) NaCl : halita
Indique verdadero (V) o falso (F), según
corresponda.
Il. Elagna regia, mezcla que disuelve el
oro, su proporción de volumen es 75%HCI y 25% HNO,
II. Elácido clorhidrico comercial, al 36%
en peso de HCl, es el ácido muriático.
se usa en limpieza.
El acido fluorhidrico (HF) no puede
ser almacenado en vidrio.
TIL
A) VFV
D) FFV
B)FVWY COVVV
E) VFF
12. Indique. ¿en cuál de las siguientes
y P
!
13.
1.
15.
especies quimicas el cloro presenta
valencia igual a siete?
A) (CIO
D) KCIO,
B) CLO, €) HCIO,
E) NaCIO
Señale lals) afirmación(es) incorrectas)
respecto a las sales.
L La sal haloidea. deriva de un ácido
hidrácido.
Il. La sal oxisal. deriva de un ácido
oxácido.
IM. Las sales oxisales ácidas, poseen
aniones básicos.
A) L 11 y 111
D) Sólo
B) Sólo 11 0) 11 y 11
E) Sólo 1
Indique cual de las siguientes sales
presenta mayor cantidad de átomos por
unidad fórmula.
A) Tiocianato de sodio
B) Fosfato de aluminio
C) Bromuro de cobalto (11)
D) Carbonato de amonio
E) Cromato de potasio
Indique la relación incorrecta
A) HS”: bisulfuro
B) HI: ioduro de hidrógeno
C) (HSe) : seleniuro
D) HF, fluoruro de hidrógeno
E) Te *: telururo
CAPÍTULO IX
17.
18.
19.
Nombre a los compuestos: CaO, y MnO;
A) Óxido de calcio, anhídrido mangánico..
B) Superóxido de calcio, anhidrido
mAanganoso,
C) Peróxido de calcio, anhídrido
permangánico
D) Peróxido de calcio. anhidrido
manganoso
E) Peróxido de calcio, anhidrido
mangánico
Indique verdadero (V) o falso (F) con
respecto a los hidróxidos.
Il. ANMOH); componente principal del
mylanta IL se utiliza como antiácido.
IL. NaOH, ,: se utiliza para la obtención
de jabón duro y lejía.
1I KOH: se utiliza para eliminar la
humedad en el aire.
B)FFV' C)VVE
E) VFF
A) FVV
D) VVV
En las siguientes especies quimicas,
determine la suma total de los estados de
oxidación del N, Cl y Pb.
N,H, HCIO, , PbO,
Ay 7
D) 13
C) 11
E) 5
B) 9
hidruro del
elemento que se encuentra en el grupo
VIA y periodo 4,
Dato: Z: O=8, S=16, Se=34, Cl=37, Br=35
Indique la fórmula del
A) HC]
D) H,O
B) H,Se CC) HBr
E) H,S
20.
21,
22.
Compendio Académico
Indique el Estado de oxidación del hierro
y el titanio en
O fEe(CN)J" ; [MELO]
A) +2: +4
B) +2: +3
0)-2:+3
D)+3:+2
E) +2; +2
Señale la relación fórmula — nombre
incorrecta.
A 10, : ion peryodato
B) CIOS — : ion clorito
C) BrO” : jon hipobromito
D) MnO;' = ion permangánico
E) Si,07" —: ion disilicato
Indique las sustancias que podrían
presentar el fenómeno de eflorescencia.
IL. Na,B,O-
II. CuSO,5H,0
1. NaOH
IV. SO,
A)Solo IV. B)IyIl C)Solol
D) Solo 11 E) Solo 1
¿Cuál es el estado de oxidación del cromo
en su óxido básico, si este presenta 1
átomo más que su óxido ácido denominado
óxido de cromo (VD?
A) +2
Di -2
B) +3 C) +4
E) =3
91
Lumbreras Editores
24.
25,
26.
27.
92
Indique la proposición incorrecta con
respecto a los hidruros.
A) Los hidruros especiales. en general
son sustancias paseosas y muy
tóxicas.
B) Los hidruros de los no metales del
grupo VIA y VILA forman soluciones
básicas.
C) Los hidruros metálicos son sólidos a
temperatura ambiental.
D) Los hidruros especiales en soluciones
acuosas, no poseen carácter ácido.
E) El CaNaH, es un hidruro doble.
Indique la relación entre el número de
átomos de oxigeno y totales por unidad
fórmula de la sal dihidrógeno borato de
¿me.
A) 7/10 B6n3 0)4/9
D) 8/13 E) 8/11
Formule a los siguientes compuestos
respectivamente:
Ácido tiociánico
Acido disulfúrico
A) H,CNS ; H,SO,
B) HCNS ; H,S,O:
C) HCNS, ; H,S,O,
D) HCNSO :; H,S,O,
E) HCNO ; H,S,O,
Señale la relación incorrecta fórmula —
nombre y/o aplicación
A) NH, !' materia prima de la úrea.
B) CaH,: compuesto covalente.
C) AsH, : arsina.
F P
!
28.
30.
31.
D) CH, :
llamado gas grisú.
componente del gas natural
E) AILiH, : hidruro doble.
Indique cuáles son los anhidridos de los
siguientes compuestos respectivamente:
H,TeO, H,As0,
A) TeO ; As,O,
B) TeO, ; AsO,
C) Te,O ; AsO
D) TeO ; As,O,
E) TeO, ; As,O,
Indique el compuesto que tiene mavor
número de átomos de oxigeno por unidad
fórmula.
A) Nitrito de amonio
B) Fosfato aluminico
C) Bisulfato de plomo (IV)
D) Hipoclorito doble de magnesio y sodio
E) Fosfato básico de cromo (III)
Indique la relación incorrecta.
A) H,S,0, : ácido sulfúrico
B) H,SO, : ácido sulfúrico.
C) H,Si0, : ácido ortosilícico
D) H,¿PO, : ácido ortofosfórico
E) H,P.0, : ácido pirofosforoso
Indique la especie quimica de menor
cantidad de átomos.
A) óxido crómico
B) anhidrido hiposulfuroso
C) alúmina
D) silice
E) magnetita
Unidades Químicas
de Masa (U.Q.M.)
CAPÍTULO X
Objetivos
Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
le] Interpretar el concepto de uma y su relación con los átomos, moléculas y partículas subatómicas.
[e] Saber determinar y utilizar el peso atómico de los elementos químicos.
le] Utilizar como unidad de conteo la mol. relacionando con el átomo —gramo y molécula gramo.
[le] Interpretar una fórmula química, cualitativamente y cuantitativamente.
Introducción
Al escoger tres muestras de cuerpo sustancial, cuya masa es!2.636g en cada uno.
2
Grafito 10) Cloruro de sodio (NaCI) Agun (H,0)
Átomos lones Molécula
El cuerpo sustancial posee unidades estructurales (particulas) repetitivas que son los átomos, iones, moléculas
y que en un gran número de estos forman un conglomerado macroscópico (el cual percibimos). Entonces ¿será
posible experimentalmente medir la masa de un átomo o molécula en una balanza? la respuesta es No: por ser
muy pequeñas (diametro <1 oÁ): pero si se puede conocer indirectamente para esto se debe tener en cuenta ciertos
conceptos como el átomo —gramo; molécula gramo y la mol de este modo podemos determinar la cantidad de las
particulas y la masa de cada uno de estos, en las muestras anteriores. Además, el alumno se deberá
acostumbrar al uso de estas unidades, que en el fondo también expresan cantidad de sustancia, Ya que en
posteriores capítulos como: gases, estequiometria, soluciones y equilibrio químico, etc. se usarán con frecuencia
CONCEPTO
Es el estudio de la diferentes unidades que se emplean para expresar la masa de las
sustancias y su relación con el número de particulas contenidas en ella (átomos, moléculas, iones,
protones, etc).
93
Lumbreras Editores
MASA (m)
Es la cantidad de materia sustancial que posee un cuerpo; su valor es el mismo en cualquier
parte del universo. Durante un analisis químico, se necesitan datos de masa muy confiable, para
ello se utiliza generalmente una balanza analítica.
Sus unidades: kg, q. mg, ..... etc.
: ss :
En Química se emplea la siguiente relación numérica: | masa = pesolw) |
UNIDAD DE MASA ATÓMICA (uma)
Viene a ser la doceava parte de la masa del isótopo de carbono - 12 (C- 12), al cual según la
TUPAC se le asignó por convención una masa de 12 uma en 1 962. Hoy en día se le denomina
Dalton (D)
oi A f E % A NETA
¡| luma = 7 Masa (012) | equivalencia | 1 uma= 1,66.10*g |
| A a — ss al
A e — ——Ee
Masa isotópica
Es la masa relativa de cada isótopo expresado en "uma" el cual es determinado mediante el
carga
masa
espectrómetro de masas' instrumento que en base al campo magnético y la relación ¿Separa
los isótopos ionizados de un elemento, determinando la masa y el porcentaje de abundancia.
Esquema ilustrativo: para isótopos del Boro
Placas
aceleradoras
Hauz de
elcetrones
[nono —
Gaseoso
Haz
cli:
Filamento jones
Pantalla
Imán detectora
(B% La intensidad del campo magnético provocará una
desviación caracteristica de los tones del boro.
CAPÍTULO X Compendio Académico
Los resultados se obtienen gráficamente:
10,013 11,009 masa
isotópica
(uma)
MASA ATÓMICA PROMEDIO (m) O PESO ATÓMICO (P.A)
Indica la masa promedio de los átomos de un elemento quimicoen uma. Su cálculo es
mediante el promedio ponderado porcentual de los isótopos estables de un elemento.
- El PA es una propiedad intensiva.
Ejemplo para el Boro:
P.A(B) = 19,6(10,013 uma) + 80,4 (11,009uma
)
100
= 10,81 uma
* — Esla masa promedio de cada átomo de boro.
+ Estosignifica que para los isótopos de boro, se usará este valor, sin importar en particular la
masa de cada isótopo.
Para los demás elementos figura en la T.P.A., pero aqui para algunos elementos'
| Elemento e lmlo N |P. ¡Ss |Na|[|Ca;¡Cu ¡Mni|
| | | | j o
el lcd -
Ñ I
1
PA. (uma) (1211 [16/14 [31 32/23 |40 | 63,5 | 55 |
'
A Ene L AE Al
Estos valores serán generalmente dados como dato. por lo cual lo más importante es
comprender su significado.
PESO MOLECULAR (M o P.M).
Llamado también masa molecular promedio relativa, es la masa promedio de cada molécula
de una sustancia covalente. Se expresa en uma. Se determina como la suma de los pesos atómicos
de los átomos que forman la molécula.
95
Lumbreras Editores
Ejemplos:
* HCl. :M= luma+35,5 uma = 36,5 uma.
- HO :M=2AD+6 = 18uma
. 0, : M = 3(16) = 48 uma
*« HPO, : M = 3(9+31+4(16) — = 98uma
MÁ vis ——————-———- a
El peso molecular es invariable para cada sustancia covalente.
Los compuestos iónicos no están formados por moléculas, sino de iones, entonces, no es correcto emplear el
término peso molecular sino PESO FÓRMULA (P.F), pero su cálculo es igual a la forma de obtención del peso
molecular.
Ejemplo
NaCl PF = 23 uma + 35 5uma = 58,5 uma
Cas(PO), PF =3(40)+2(31)+8(16) = 310 uma
LA MOL (mol)
Es una unidad de conteo que sirve para expresar cantidad de sustancia bajo la forma de
número de átomos, moléculas, iones, ete.
Se considera como una magnitud fundamental del sistema internacional de unidades,
denominado también número de Avogadro (N,).
Según la TUPAC: “la mol indica cantidad de sustancia así como tantos átomos hay en 12g de
carbono- 12"
1mol = 6,022.10% =N,
Aplicaciones
= — 1mol de átomos de Nitrógeno <> 6,022.10% átomos de Nitrógeno (lmol N)
* — 1mol de moléculas de Nitrógeno<> 6,022.10% moléculas de Nitrógeno (1mol N,)
ÁTOMO GRAMO (At- g)
Es la masa en gramos de una mol de átomos (6,022.10” átomos) de un elemento químico esta
masa es exactamente igual al peso atómico expresado en gramos.
Sea un elemento (E):
(aso BA]
Ejemplo
lat- 8. =3lg > es la masa de 6,022.10% átomos de (P)
CAPÍTULO X Compendio Académico
MOLÉCULA GRAMO (Mol- g)
Es la masa en gramos de una mol de moléculas (6,022.10% moléculas) de una sustancia
covalente. Esta masa es exactamente igual al peso molecular expresado en gramos.
Ejemplo
1mol-g (CO,) = 448 Y es la masa de 6,022.10% moléculas de CO,
BA Nota
Masa Molar (M)
Es la masa en gramos por mol de especies químicas. Se expresa en g/mol.
Ejemplo:
H,¿O :M = 18 g/mol
INTERPRETACIÓN DE UNA FÓRMULA
Relaciona la unidad fórmula con los elementos que contiene y nos brinda una información
cualitativa y cuantitativa.
A. Cualitativa. Indica los elementos que constituyen la sustancia y sus caracteristicas
importantes.
Ejemplo:
Elementos: H, Ny O
HNO, + Compuesto ternario
Sustancia ácida
B. Cuantitativo. Indica la cantidad de átomos de los elementos que constituyen la unidad
fórmula o una porción de sustancia. Se expresa en: at-g, mol-g, masa y composición
centesimal.
Ejemplo:
> 6 átomos € r= 6 mol de átomos de €
2 moléculas de CH 2 mol de CH, | (Gmol C)
L+ 16 átomos H + 16 mol de átomos de H
(16 mol H)
Gat—glC
2 mol de CH, | 60128C0)=72g C
(244) g |
Locat- e H
16 (lg H)= 16g H
97
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23 de Enero del 2021 09:29pm
Atentamente
Lumbreras Editores
Composición centesimal (CC). Es el porcentaje en masa de cada elemento en la unidad fórmula.
Se halla teóricamente conociendo la fórmula y empíricamente hay procedimientos de análisis
desde reacciones químicas hasta métodos modernos (espectroscopia).
Ejemplo
Determinar la composición centesimal de cada elemento en el compuesto HNO,
Resolución C.C.(H)= 5 100% = 1.59%
Para 1 molécula HE
H, N, O, 9 P.M.= 63 uma C.C(N)= 63 100% = 22,22%
1 14 48
C.C.(0)= 22..100% = 76,19%
FÓRMULA EMPÍRICA Y MOLECULAR
El análisis quimico es tarea ardua de los quimicos ya que tiene como objetivo el conocimiento
de la fórmula y más aún de la estructura molecular.
Fórmula Empírica (FE)
Es aquella que muestra la proporción minima entera de átomos en la unidad fórmula. se
aplica para sustancias iónicas y covalentes. Á veces coincide con la fórmula molecular comúnmente
se halla a partir de la composición centesimal.
Fórmula Molecular (FM)
Es aquella que muestra la cantidad total de átomos de la sustancia (fórmula real). Se define
para sustancias esencialmente covalentes. Es un múltiplo entero de la FE.
| FM=K(F.E)| Donde: K=1,2,3,...
a o | pe e a ra a” TE ma PUICOO ==
Sustancia | F.E. Í FM. dl K 1]
| i
| C¿H;
mi
| Berceno | CH | | 6 |
HL a — == — —
| Etileno | CH | OHM | 2
Dextrosa A] _ CHO CH Os 4 - 6 a
Amoniaco | NH, NH, | 1 |
CAPÍTULO X Compendio Académico
PROBLEMAS -
A partir de 741 g de metilisocianato. 4.
CA,¿NCO. el gas que causó la tragedia en
Bhopal, India, indique lo incorrecto.
Ll. Contiene 26 mol de átomos de
carbono.
IL. Contiene 40 at-g de hidrógeno.
III, Contiene la misma cantidad de
moléculas que 4446 g de sacarosa.
C¡¿H20,,
IV. Contiene 190 g de nitrógeno.
A) Solo UI. B)Solo! C) Solo Il
DM y HI EMI y IV
5
Los sulfas. eran utilizadas hace algunos
años para poder controlar las infecciones.
Una sulfa muy utilizada tiene como
composición centesimal.
41,86% C : 16,28 %6N: 4,65% H; 18,6% de
O y 5. Halle su fórmula empirica.
A) C ¿NO ¿5 ¿H
B) C,¿N.H,O,S
C) C¿N,H,0,5
D) C-N,H-0,S
E) C¿H,¿ONS
b.
El baygón es un insecticida de carbamato,
cuya fórmula es C,,H,¿O,N, Si se tiene
una botella con 500 g de insecticida al 75%
de baygón, indique la masa de nitrógeno
que existe en esta muestra.
A)4798
D) 29.4 g
B) 32,5 g C) 27.28
E) 45.48
dieta
De la siguiente relación de fórmulas:
Ll. SO, Il. CaF, HL HCIO
IV. Na,O, V. H,C,0,
¿Cuál (es) representalo) fórmula empirica
y molecular a la vez?
A) Sólo HI
B)I- 1 - 1H y IV
C) Tv HI
D)I —Il y IV
E) Sólo 1
El cromo natural está formado por cuatro
isótopos cuyos porcentajes son 4,31% de
Cr-50; 83,76% de Cr-52; 9,55% de Cr—-53
y el resto es Cr-54, Las masas isotópicas
son respectivamente 49.496 uma, 51,940
uma; 52,941 uma y 53,939 uma. Indique
usted el peso atómico del cromo natural,
A) 53.452 uma
B) 51.137 uma
C) 52,427 uma
D) 52,976 uma
E) 51.978 uma
Se tiene 800 kg de mineral hematita que
contiene 20% de impurezas y lo demás
como óxido férrico (Fe,O,) ¿qué masa de
hierro se puede obtener como máximo por
procesos metalúrgicos?
(P.A (uma): Fe =56;0=16)
A) 358,4 kg B)520 kg C) 380,5 kg
D) 448 kg E) 560 kg
99
Lumbreras Editores
de
100
Si a partir de 10 g de un alcohol de
fórmula C,H,O, se obtuvo 22 g de CO, y 12
g de H,O. Halle el valor de E. :
E=sx.y-z
Si 13 mol-g del alcohol pesan 780 g (losproductos: CO, y H,0, se obtuvieron por
combustión con oxigeno)
A) 17
D) 12
B) 15 0) 23
E) 21
El azul de vitriolo es una sal hidratada de
color azul muy llamativo, (CuSO,.XH,O)
al ser calentada, genera una sal blanca
anhidra, (sulfato cúprico). Si al calentar
748,5 e de azul de vitriolo se obtienen
478,5 g de la sal blanca, indique usted la
atomicidad del compuesto.
P.A. (u.m.a) Cu=63,5 ; S=32
C) 22
E) 19
A) 20 B) 21
D 18
La acetilcolina es una sal de amonio
cuaternaria. Inhibida por insecticidas de
órgano fosfato posee la capacidad de
transformarse en un ácido orgánico y
colina, una sal de amonio cuaternario más
El ácido
importante en un ciclo celular denominado
simple. formado es muy
ciclo de Krebs. Si una molécula de este
ácido posee una masa de 9,96.10""g, halle
su atomicidad, si su composición
centesimal es 53,33% de O; 6,67% de H y
40% de C.
A8
D 6
0110
B7
B)9
1. ¿Qué muestra posee mayor masa?
11.
12.
13.
F
PA. (uma): Ne=20; Li=7; S=32; Fe=56
A) 6,022.10%' átomos de hierro
B) 20 g de neón
C) B at—g de litio
D) 5N, moléculas de agua
E) 2 mol-f de S,
Se tiene 2875 mL de vino en un botellón
de "Damajuana”y se sabe que el alcohol
C¿,H,OH) representa el
20% en volumen. Si un mililitro de etanol
etílico letanol:
pesa 0,88; determinar lo siguiente!
a. El número de moléculas-gramo de
alcohol.
b. La cantidad de moléculas de etanol.
AJ6y6N,
B5y5N,
C)10y 10N,
DTyTN,
EJ9y9N,
Indique la masa del carbonato de litio
Li,CO,, un antidepresivo que se puede
preparar usando todo el litio presente en
255 g de LiCl y 9 mol-g de LiOH.
A) 1528
D) 555
B) 1190 y C) 459 y
E) 11108
La composición centesimal del elemento E
en Na,CE, es 45,29%. ¿Cuál será su
composición centesimal en Ca,P,E.?
P.A. (uma): Na=23 :C=12 : P=31 ; Ca=40
A) 59,32% B) 43,59%
D) 56,27%
C) 27,42%
E) 44,09%
CAPÍTULO X Compendio Académico
14. Sobre la unidad de masa atómica (uma)! b. La masa correspondiente al
Nitrógeno.
15,
16.
IL. Solo sirve para indicar la masa de un
átomo de carbono — 12.
IL. Es la doceava parte de la masa del
isótopo de carbono — 12.
MM. Es apropiado para expresar la masa
del protón, electrón, átomo y/o
molécula,
Es (son) verdadero(s):
A) Sólo 1 B) Sólo HI CH y HI
DI, II y 011 E) 1 y II
Indique el número de átomos de Osmio
que hay en 1 mL? de este metal, si su
densidad es 22,6 g/mL. y el peso atómico:
190 uma.
A) 8,52.10* átomos
B) 4,23.10% átomos
0) 7,16.10% átomos
D) 7,23.10% átomos
E) 2,41.10% átomos
La epinefrina o adrenalina es una
hormona que es liberada en la sangre por
las glándulas suprarrenales en caso de
tensión o emergencia; incrementando con
ello el ritmo cardiaco. Su fórmula
“molecular” es:
CHOHCH, NHCH,
OH
OH
Si en un momento de tensión una persona
segrega 3,66 miligramos de adrenalina,
halle:
a. El múmero de átomos de Carbono
liberado.
1.
18,
A) 1.08.10* y 0,56 mg
B) 2,16.107 y 0,14 mg
C) 1,08.10% y 0,28 mg
D) 1.08.10* y 0,28 mg
E) 1,08.10% y 0,14 mg
Se tiene 1280 toneladas métricas de pirita
que contiene 75% en peso de disulfuro de
Hierro (FeS). Si
metalúrgico de tostación el Azufre se
por tratamiento
aisla como óxido y al combinarlo con agua
da ácido sulfúrico (H,SO ). Halle la masa
de ácido que se obtendria como máximo.
(PA; Fe=56; S=32; 0=16)
A) 1108 TM
B) 1040 TM
C) 1384 TM
D) 1640 TM
E) 1568 TM
El hipoclorito de sodio se obtiene de la
reacción del NaOH con Cl,. Si se utiliza
639 kg de cloro gaseoso, que masa de
hipoclorito de sodio se formará, si se sabe
que la mitad de las moles de cloro se
transforma en cloruro de sodio y la otra
mitad en hipoclorito.
P.A (uma): C1=35,5 ; 0=16 ; Na=23
A) 522,5 kg
B) 472,45 kg
C) 670,5 kg
D) 167,65 kg
E) 335,25 kg
101
Lumbreras Editores
19.
20.
21.
22
102
El oxigeno representa el 31,58% en peso
en el compuesto E.O, ¿Cuál es la
composición centesimal de los elementos —
en el compuesto Ag,EO ,?
PA (uma): Ca=40 ; O= 16; Ag=108
Ag E O
A) 65,06% ; 15,66% ; 19,28%
B) 62.05% ; 12,68% ; 19,3%
C) 32,62% ; 47,62% ; 19,76%
D) 47,2% ; 25,36% ; 27,44%
E) 43.38% ; 11,33% ; 45.29%
Determine la masa de Cr,O, que contiene
la misma cantidad de átomos en 2124 y de
ácido crómico.
(H,CrO,)
P.A. (uma) Cr=52; O=16: H=1
A) 4366 g
D) 3830.4 g
B)53758g C)1345g
E) 2760,5 g
Se tiene 30 mg de iones calcio (Ca*%) en 1,5
litros de agua de mar, ¿Qué volumen de
agua de mar será necesaria. para
preparar 14 kg de cal viva, CaO0?
C) 700 mi
E) 300 m'
A) 400m* B)800 m'
D) 500 m'*
Un metal del IB, al combinarse con el
eloro forma un compuesto de peso fórmula
aproximado de 98 uma y 100 uma para
cada cloruro formado por cada isótopo.
Indique el peso atómico del metal, si el
porcentaje de cada isótopo es 69,4% y
30,6% respectivamente.
PA. C1=35.5 uma
A) 65,42 uma
¿B)63,11 uma
25,
0) 64.47 uma
D) 63.61 uma
E) 62.27 uma
El compuesto que se le agrega al gas
natural para advertir fugas tiene como
Halle la
atomicidad, si su peso molecular es 62
fórmula general C,H,..,S.
uma
m8 B)9 06
D5 E)7
Se tiene 1424 g de una muestra que
contiene óxido férrico(Fe,0.) y óxido doble
de hierro (Fe,O). Si por un tratamiento
de hidrogenación sólo el Fe,O, se convierte
a Fe¿O, en la proporción de 3 mol a 2 mol
respectivamente, disminuyendo asi la
masa de la muestra inicial en 32 gramos
¿Cuál es el porcentaje en peso de Fe,O, en
la muestra inicial?
A) 62,2% B) 57.4%
D) 68,1%
0) 32,6 %
E) 42.6%
En la elaboración de clavos de acero. cada
clavo debe contener aproximadamente 4,2
gramos de Hierro. Se desea fabricar un
millar de clavos ¿qué masa de hematita al
70% en peso de óxido férrico (Fe,O,) se
requiere tratar?
(PA (uma): Fe=56 : O=16)
A) 9,27 kg
D) 12.24 kg
B) 6,12 kg C) 5,99 kg
E) 8,57 kg
CAPÍTULO X Compendio Académico
26. Marque verdadero (V) o falso (F) para A) FVFV B)VVVF C) VWVFV
] E) FFFV cada proposición:
Il. El peso atómico de un elemento indica
el peso del isótopo mas abundante.
Ml. La unidad de masa atómica toma
átomo referencial al
Carbono—-14.
coma
TIT. El átomo-gramo es la masa en gramos
de una mol de átomos.
IV, Una mol indica solamente cantidad de
moléculas.
A) FVFV B) FVVF C)VVFF
D) FFVV E) FFVF
27. El sabor y olor a ajos está dado por una
mezcla de alilmercaptano. C¿H,SH y el
sulfuro de alilo (C,H.),S. Si una muestra
de esta mezcla posee 11 mol-g y 159 at=p.
indique el porcentaje en peso de azufre en
la mezcla.
A) 42.5% B) 5,85% C) 47,5%
D) 32,18% E) 10.2%
28. Marque verdadero “V” o falso “F" para
cada proposición:
I. La fórmula empirica muestra siempre
la fórmula real de la sustancia.
11. La composición centesimal indica el
porcentaje en peso de cada elemento
en el compuesto,
MIT. La fórmula molecular se define
también para compuestos iónicos.
IV, En algunas sustancias covalentes
coincide fórmula empírica y molecular.
29.
31.
D) FFVV
Si la masa atómica promedio de cierto
elemento es 3,44,10% g. Halle el peso
molecular del [EC,H,0/]7
A) 343,5 uma
B) 3.92.4 uma
C) 325,4 uma
D) 427.2 uma
E) 353.2 uma
Se tiene una mezcla de NH, y C¿H.SH.
este último presente en las cebollas
frescas. Si la mezcla es equimolar y posee
una masa de 651 g, halle la masa del gas
más ligero.
A) 603 g B) 1198 C) 205 g
D 1278 E) 1428
Marque verdadero (V) o falso (F) respecto
a la mol y peso molecular:
I. La mol indica el número de unidades
estructurales asi como tantos átomos
hay en 12 gramos de C-12.
ll. Noexiste relación entre la mol y la
unidad de masa atómica.
(II. La masa de una mol de moléculas se
indica con el peso molecular
expresado en gramos.
IV. El peso molecular es adimensional.
A) FVFV
D) FFFV
B) VFVF C)VVFF
E) VFVV
103
Densidad,Presión, Temperatura
y Diagrama de Fases
| Munimctne
CAPÍTULO XI
Objetivos
Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
[e] Comprender el concepto de densidad y diferenciarlo del peso específico.
[e] Conocer el uso de variables de estado (presión y temperatura).
[sl Interpretar el diagrama de fases de una sustancia.
Introducción
En la naturaleza encontramos materia en diferentes estados; también en el laboratorio de química los
reactivos pueden ser sólido, líquido o gaseoso, a su vez un mismo reactivo puede estar en los tres estados
dependiendo de las condiciones de presión y temperatura, Entonces es necesario estudiar a estos variables de
estado, como también a la densidad, que nos permite identificar fácilmente a los sólidos a continuación
analizamos detalladamente.
DENSIDAD (D o p)
De una muestra del cuerpo material, nos indica la masa por unidad de volumen.
D=M: —* masa
V "—* volumen
Unidades:
glcm?, g/mL eL kg/m'
paro: Úlidos para Enel sistema
y liquidos EARER Internacional (SM
Ejemplo:
E Os D = 22,4 glem? * H.,O D = 1 glcm?
o NaCl, D 2,16 glem' * H,SO uy D = 1,94 glem?
104
CAPÍTULO XI Compendio Académico
Medidos a:
* Aceite, D = 0,80 g/cm* * Bis D=0,/09g/L y P=latm
LLOOF T=0*C
« — Hg(0) D=13,6 g/cm'
PESO ESPECIFICO (y)
Indica el peso del cuerpo material por unidad de volumen.
, Unidades:
_W.— peso 84 kg-f YN
A volumen cm? m* m*
io técnico Hi
internacional (51)
Ejemplo: twitter.com/calapenshko
H,0:y =1 g-f/cm' se observa que as - y | muy utilizado para calcular
Hg: y = 13,6 g — fiem* numéricamente > [D- Y) j la presión de los liquidos.
PRESIÓN (P)
Es una magnitud física, que nos expresa a la distribución de una fuerza normal por unidad de
área (A)
Unidades:
g-f kg-f N
F: ——» fuerza cm m* m*
Ai ——*= dea — —
Rie ma sto mm
beénico internacional (51)
A la relación cl se le denomina Pascal (Pa) en honor a Blas Pascal, quien hizo experimentos de
m*
determinación de la presión atmosférica,
Otras unidades: mmHg(Torr), atm.
Veamos el siguiente caso
Sea el ladrillo
sobre el piso
* Masa de ladrillo de 2 kg 6 W= 20N
Área A= 200 cm?
P a =0,1N
200 em em?
105
Lumbreras Editores
Observación:
Cada cm* del piso experimenta una fuerza normal de 0,1 N de parte del ladrillo.
Tipos de Presión
A. Presión hidrostática (Py). Es la presión que ejerce un líquido en reposo sobre un cuerpo
sumergido dentro de él. Su valor depende del peso especifico del liquido (y) y de la
profundidad (h),
Y
[Py =yxh:
Ejemplo:
Si el liquido es mercurio, la presión hidrostática , sobre Á será
P, =136€Í (10 cm)
em?
P. =136 E
cm *
B. Presión Atmosférica (P,,,,). Se origina debido al peso del aire que actúa sobre todo cuerpo
ubicado en la superficie terrestre. Su valor a nivel del mar es equivalente a una columna de
76 cm de mercurio, por lo que se lee 76 cm Hg: el cual es llamado presión atmosférica normal.
Equivalencia : P 3"! = 76cm Hg = latm = 10398-Í = 760 mmHg = 760Torr armo ú
cm”
C. Presión Manométrica (P,,,,). Es la presión relativa que ejerce un fluido (gas o liquido), su
valor depende de la presión externa. Se calcula con el manómetro, donde la presión
manométrica se calcula con la diferencia de niveles del mercurio.
D. Presión Absoluta (P,,,). Es la presión real o total que ejerce el fluido,
7 Patm
Epta: A nivel del mar:
ale > Ea Ñ Pico |
Po. =76cmHg
Ejemplo: Pus =14cm Hg
Po. =(14+76) cmHg
En el siguiente sistema Po. = 90 cm Hg
calcule Po. y Pu, del
NH. 1 ” e si, 2 nivel del mar ses
106
CAPÍTULO XI Compendio Académico
Temperatura (T). Es una medida de la energía cinética media de las partículas que conforman un
cuerpo material (átomos, iones o moléculas), -
Se mide con el termómetro, el cual esta graduada en una determinada escala:
A y
[Sistema | Relativa | Absoluta | sones?
¡Internacional (SD "E o | K |
¡Ingles “F R |
Relación de
40) _ HF)-32 _ TR)-273 _ TUR)-a92 | Donde
|
= | T(*C): Lectura en
lectuzas | E 9 5 9 ) grado Celsius
Ejemplo: La temperatura del aire al 20 _ W'F)-32 _ T(K)- 273 _ T(R) - 492
medio dia es 20%, expresar su 5 9 3 9
equivalencia en otras escalas
Despejando = t("F) = 68? F
Renolución T(K) = 293 K
. T(R) = 528R
como t("C)=20 , luego
Estados de agregación molecular de la sustancia (fases de la sustancia), Son: solido, líquido,
gaseoso y plasmático; donde los tres primeros son las mas importantes en condiciones
ambientales. La sustancia puede ser pura (elemento o compuesto) o una mezcla. El estado
de una sustancia pura, solo depende de la temperatura (T) y presión externa (P), en base a esto
se constituye su diagrama de fases.
Diagrama de fases
Diagrama que muestra las condiciones de presión y temperatura, en que la sustancia pura
existe como solido, liquido. gaseoso o en equilibrio entre dos o las tres fases.
Ejemplo: para el CO, (compuesto covalente)
há P Punto
B crítico
13 _
S
A
Fase Fase
Sólida. [ Líquida
5,2 h------ $ Fase Gaseosa
——_———,
Vapor gas
mu
A - 566 31,1 TO)
107
Lumbreras Editores
108
Analizando el gráfico
Punto triple (T). Es aquella condición única de presión y temperatura donde coexisten en
equilibrio las tres fases. 4
P=5,2 ATM
Para CO, se da a a 56.6%
Temperatura crítica (Tc). Es la máxima temperatura a la cual puede licuarse un gas. Á esta
temperatura se establece el limite ente vapor y gas.
Presión crítica (Pc). Es la presión minima que debe aplicarse a un gas para licuarlo, cuando
se encuentra a su temperatura critica.
Licuación
2(g)
A las siguientes/'T=31,1%0
)|. condiciones |P> 73 atm
Es decir: Í
CO A
Curva de sublimación o de deposición (AT): Indica diferentes valores de presión y
temperatura a la cual están en equilibrio la fase sólida y la fase vapor.
Curva de fusión o solidificación (TB): Indica diferente valores de presión y temperatura a la
cual están en equilibrio la fase solida y la fase liquida.
Curva de ebullición o condensación (TC): Indica diferentes valores de presión y temperatura
en la cual están equilibrio la fase liquida y la fase vapor.
PROBLEMAS _
— e.
Indique verdadero (V) o falso (F) según 2. Determine la presión en el fondo del tubo
corresponda. de ensayo sien barómetro se registra una
presión de 700 mmHg.
() En base al diagrama de fases de una
Du.=13,6 g/cm?*
sustancia podemos saber cual es su
temperatura de fusión normal.
() A una temperatura menor que la
temperatura critica la sustancia
puede ser licuada.
( ) En el punto triple las tres fases de la
sustancia se encuentran a la misma
A) 728 mmHg
temperatura. B) 957.8 mmHg
C) 735,9 mmHg
A) VVV B) FFV C) FVF D) 748,7 mmHg
D) VVF E) FVV E) 720,1 mmHg
CAPÍTULO XI
3. El mercurio tiene una densidad de
13,6 g/mL, ¿qué altura debe tener una
columna de agua para que ejerza la
misma presión que 15 mm de mercurio?
C) 760 mm
E) 11 cm
A)20mm B)20.4 cm
D) 1,1 mm
Marque la proposición incorrecta.
A) A mayor densidad, entonces mayor
peso especifico de la sustancia.
B) Si la densidad de un líquido es
0,98 g/mL entonce su peso especifico.
es 0,98 dinas/mL.
C) La densidad es
intensiva que
temperatura,
D) El principio de vasos comunicantes se
aplica con cualquier líquido puro.
E) Un líquido más denso ejercerá mayor
presión que uno de menor densidad,
una propiedad
depende de la
¿Cuántos grados Rankine debe
incrementarse la temperatura de un
cuerpo si en grados Celsius se incrementó
en 257?
B) 45 C) 50
E) 40
A) 55
D) 35
¿A qué temperatura se cumple que la
lectura en la escala celsius coincide con la
Farenheit?
Dé su respuesta en grados celsins.
A) 10
D) 30
C) 40
E) 40
B) 50
Un bloque de hierro se encuentra a 150"C,
si al calentarlo su temperatura se
incrementa en 30 K y luego al enfriarlo se
reduce en 54'F,entonces ¿cuál será su
temperatura final en la escala celsius?
0) 140C
E) 150'C
A) 120 B) 1550
D) 14500
8.
Compendio Académico
En el siguiente diagrama de fases
Píatmy?
TOC)
El punto de fusión del sólido
A) Se incrementa al aumentar la presión
B) Disminuye al aumentar la presión
C) A nivel del mar es =20C
D) Es de —20%C a cualquier presión
E) Puede ser 0'C
Si el sólido del problema anterior, se
calienta a 76 cmHg, este
A) se sublima por debajo de -20"C
B) se solidifica a —20'C
C) se sublima a -20C
D) se funde por de bajo de -20'C
E) se funde a -20'C
Si en cierta escala de temperatura el agua
hierve a 60'X y se congela a —20'X, a nivel
del mar, entonces ¿298 K a cuántos grados
equivalen en esta escala?
COX
EJ5"X
A)-2"X B) 10" X
D)12X
En un recipiente cilindrico de 20 cm de
altura y 4cm* de sección transversal se
vierte agua hasta la mitad de su
capacidad. Si al introducir una esfera
metálica de 80 g el nivel del agua
aumenta en un 40%, entonces ¿cuál es la
densidad del metal del que está hecha la
esfera?
A) 5 glem?
D) 6,5 g/cm!
B)5,5 glem? C)4 glem'
E) 6 glcm*
109
Lumbreras Editores
12.
13.
14,
110
Si un pez se encuentra a una profundidad
de 30 metros, ¿cuántos metros tendrá que
ascender para que la presión que soporta
se reduzca a la mitad?
Dio = 1.05 g/mL
A)2105m B)25.01 m
D) 10,08 m
C) 12,02 m
E) 19.67 m
Si tenemos 100 mL de agua (D=1 g/mL) y
50 mL de alcohol etílico (D=0,80 g/mL)
¿Qué volumen de cada uno de éstos
liquidos debemos utilizar para obtener
120 mL de mezcla con una densidad de
0.9 g/mL?
A) 50 mL agua y 70 mL alcohol
B) 30 mL agua y 90 mL alcohol
C) 40 mL agua y 80 mL alcohol
D) 70 mL agua y 50 mL adcohol
E) 60 mL agua y 60 mL alcohol
Sea el diagrama de fases de cierta
sustancia
PíimmHg) ------
TEC)
Entonces no es correcto afirmar
A) Porencima de 550 mmHg la sustancia
es liquida si está a 70'C.
B) Partiendo del puntoX, si aumentamos
la temperatura a presión constante,
entonces la sustancia pasa al estado
gaseoso.
C) La sustancia tiene una temperatura
de ebullición normal de 82"C.
Al pasar de Y a Z al sustancia se
sublima.
E) A nivel del mar y a 25 C la sustancia
es gaseosa.
D)
15. De acuerdo al gráfico, calcule h.
16.
17.
aceite
(D=0.8 g'ml) agua
(D=1 g'ml)
1 cm
hi A
10cm
| 30
A) 15 cm B) 24 cm C) 14 cm
D) 18 em E) 16 cm
Una probeta de 100 mL y masa 20g al
llenarlo completamente con un líquido, la
masa resultante es 100g. entonces
calcule.
L. La densidad del liquido en SI.
Il. El peso especifico (g-f/cm*)
A) 900 y 7
B) 2000 y 1.9
C) 500 y 0.5
D) 800 y 0,8
E) 750 y 8
Calcule la presión que ejerce el gas
Duo = 1g/mL
Dio = 13,68/mL
A
A) 1054 g-f/cm*
B) 1247 g-f/cm*
C) 1140 g-flem'
D) 815 g-f/cm*
E) 907 g-flem*
CAPÍTULO XI Compendio Académico
18. Indique la proposición correcta, A) 12.8 g/L
! B) 10,6 eL
A) El cero absoluto se alcanza a OF mí €)8.0 g/L
B) Si dos sustancias diferentes y con la D)7,1 g/L
misma masa absorben igual cantidad E) 16,7 g/L
19.
20.
21.
de calor entonces alcanzan la misma
temperatura.
C) Si se reduce la temperatura de un gas
entonces disminuye la energia cinética
de sus moléculas.
D) A mayor temperatura, mayor energia
potencial de las particulas de una
sustancia.
E) En la cima del monte Everest, se
pueden alcanzar temperaturas de
—50K.
¿A qué profundidad en el agua, una
persona soportará una presión tres veces
mayor que en la superficie?
Dato: Yy4=1
A) 39.05 m B) 41,32 m C) 30,80 m
D) 35,75 m E) 27,52 m
Si se mezclan tres liquidos miscibles en
una proporción de volúmenes de 2. 3 y 5.
¿Qué densidad tendrá 25.8 mL de la
mezcla sabiendo que $us densidades son
0,8 gimL, 0,9 gimL y 1,0 g/mL
respectivamente?
A) 0,85 g/mL
B) 0,91 g/mL
€) 0,48 g/mL
D) 0,93 g/mL
E) 0,89 g/mL
Un balón de acero vacio tiene una masa de
2 kg y una capacidad de 15 litros, cuando
se hace ingresar un determinado gas el
balón alcanza una masa de 2,25 kg por lo
tanto la densidad del gas es
22. El sistema mostrado se analiza en la
ciudad de Cerro de Pasco donde la presión
atmosférica es 490 mmHg, entonces
calcule la presión del aire seco y del CO,
sobre el mercurio que lo rodea: expresar
en atm.
Ca re Vo - Eo:
Seco £
|
|
Dem
Huy
A) 1.36 y 1,52
B) 1,41 y 1.04
C) 1,52 y 1,28
D) 1,41 y 1,50
E) 1.25 y 1,04
Un termómetro mal calibrado marca 52'C
cuando realmente la temperatura es de
50'C y 106'C cuando el agua hierva a
nivel del mar, ¿cuál será la diferencia
entre la temperatura que marca este
termómetro y la real si ésta es 80'C?
13440 BD5sC
D)3.8"C
040C
E) 4,2C
De acuerdo al gráfico, calcule h.
Aceite
(Do. 068 gim) ÁRUA
Med (Dr 0 =1 g/mi)
10 pa pe
ho
12 cm
A) 28 cm B) 30 cm C) 33 cm
D) 22 cm E) 24 cm
111
Estado Sólido
CAPÍTULO XII
Objetivos
Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
ls] Comprender las propiedades generales de los sólidos en base a las fuerzas de interacción entre sus particulas.
le] Diferenciar los sólidos cristalino y los sólidos amorfos. en base a sus propiedades.
le] Diferenciar los tipos de sólidos cristalinos en base a sus partículas que lo constituyen (átomos, ¡ones o
moléculas) y sus propiedades.
Introducción
Usted, al observar un cubito de hielo, un trozo de hierro, sal de mesa, las minas de tu lápiz, etc. llega a la
conclusión de que los sólidos son rígidos, poseen forma y volumen definido, pero alguna vez se ha preguntado, ¿por
qué tienen estos atributos generales los sólidos?, tal vez se puede pensar que sus particulas (moléculas, átomos o
iones) se mantienen rígidos, estáticos o sín movimiento alguno, pero, no es así, las partículas están contínuo
movimiento vibratorio. En este capitulo analizaremos y explicaremos las propiedades generales y partículas de
los sólidos.
CONCEPTO
Es un estado de agregación molecular de
EE la materia donde las partículas tienen un <
Lápiz
movimiento vibratorio en un espacio muy
reducido, entre sus partículas predomina la Esquema ilustrativo del grafito (formado por átomos de
fuerza de cohesión (Fc), sobre la repulsión (Fr). carbono)
PROPIEDADES GENERALES
* Poseen forma y volumen definido.
* — Sonincompresibles, debido a que sus partículas se encuentran muy cercanas entre si por la
predominancia de las fuerzas de cohesión respecto a la fuerzas de repulsión.
* — Sonrigidos, carecen de fluidez.
* Poseen bajos coeficientes de expansión térmica, por lo tanto necesitan grandes cambios de
presión y temperatura para variar su volumen,
112
CAPÍTULO XI! Compendio Académico
TIPOS DE SÓLIDO
Sólidos amorfos
En su estructura interna no poseen un ordenamiento regular de sus particulas, es decir, estos
están desordenados y sus propiedades mas resaltantes son:
+ — Noposeen punto de fusión definido, pues conforme se va calentando se ablandan y comienzan
a fluir.
* Sonisotrópicos, porque el valor medido de ciertas propiedades fisicas (dureza, resistencia al
corte, conductividad térmica, etc), es igual en cualquier dirección en la que han sido medidas.
Ejemplo: Vidrio, plásticos, jebe, resinas, madera, etc.
Sólido cristalino
En su estructura interna posee un ordenamiento regular de sus particulas en el espacio
tridimensional, siguiendo un patrón de ordenamiento bien definido llamada celda unitaria. Sus
propiedades más resaltantes son:
* — Poseen punto de fusión defino
Ejemplo:
po 2.—
Sólido _NaCI | Diamante (C) ¡mo | Hierro (Fe) |
' Punto de fusión 8010 | 3730*—C | 06 1535*C
¡ts cdi dd de Ss cil
* — Son anisotrópicos, porque el valor medido de ciertas propiedades fisicas dependen de la
dirección en la que son medidas.
e« Celda unitaria. Unidad de repetición mas pequeñaen la cual se observan todas las
caracteristicas estructurales del cristal, contiene un “número entero de particulas” (átomos,
iones o moléculas).
+ Red ecristalina. Es la distribución espacial de particulas del cristal. Esta formado por un
conjunto de celdas unitarias, ordenados en el espacio tridimensional.
* Nudo de la red cristalina. Generalmente es la posición de cada particula.
Ejemplo: Analicemos el cloruro de sodio.
Nudo de la
Red cristalina
NaCl] Red cristalina Celda unitaria
del NaCl del NaCl
113
Lumbreras Editores
Tipos de sólidos cristalinos según la naturaleza de particulas (átomos, iones o
moléculas) que forman la red cristalina y las fuerzas de enlace
Son principalmente de 4 tipos: iónicos, covalentes, Anoleculares y metálicos. El siguiente
cuadro nos permite comparar ciertas propiedades de los sólidos cristalinos.
A —— rr
' Tipo de cristal Í — lónico Covalente | Molecular. | Metálico |
po A A == O ; a
Particulas que ocupan| Cationes y | Átomos neutros ¡ Moléculas Cationes |
¡los nudos de la red aniones metálicos rodeado |
¡cristalina | | por “mar de |
¡ electrones"
p— id id Sa 1 E: e PPP o o a o e “|
¡ tipo de enlace químico | enlace iónico | Enlace covalente; Enlaces | Enlace metálico |
| | | intermoleculares ¡ ¡
A | E qE—E_>4—
| Ejemplos | NaCl] : Diamante, grafito | Hielo Todos los metales |
| | CAP SiO, CO, ¡sólidos |
does EA ——=
¡Dureza | Alta dureza | Elevadísima dureza Baja dureza (son | Dureza variable
| blandos) |
A A AAA —H——————+
-2 [Facilidad para Muy baja Muy baja | Alta Baja
E | sublimación | | E AA e e oetrrepe E EA
E ¡Conductividad Malos Malos conductores Malos Buenos ¡
E eléctrica ¡| Conductores | (excepto el grafito) | conductores | conductores |
A : l Arpada E —+
E Punto de fusión Alto ! Muy alto (mayor a! Bajo | Entre alto y |
| | : 1000*C) | | moderado |
> Dureza. Es la resistencia que ofrece un cuerpo material a ser rayado o penetrado por otro. El
cuerpo material más duro es el diamante.
F
| [Elvapor Energía de => |
- “Sólido * Sublimación A
ei AE presión
Generalmente, se cumple para sólidos cristalinos:
Energia de sublimación * iónico > covalente > metálico > molecular
Presión de vapor : iónico < covalente < metálico < molecular
En los sólidos moleculares, la energia de sublimación es pequeña, por lo tanto se subliman
fácilmente, generando gran cantidad de vapor, debido a ello poseen mayor presión de vapor.
114
CAPITULO XIH
l.
Compendio Académico
PROBLEMAS _
Señale verdadero o falso. según
corresponda.
L Son sólidos covalentes: CSi, SiO, y
CO,
IL. Sonsólidos moleculares H,O. C¿H,,0,
Y L
Ml En
metálico, las particulas reticulares
la estructura de los sólido
son cationes metálicos rodeado de un
mar de electrones.
IV. Algunos metales se usan como
superconductores.
A) FFVV B) FVFV C) FVVE
DJ) FVVV E) FFFF
Se tiene las siguientes celdas unitarias de
tres sólidos metálicos (Q, M y O)
Q M
+
[0
-
Centrado Centrado Hexagonal
en las caras —entascarás compacto
Señale la proposición incorrecta.
A) El
unitaria: en Qes 2 y en Mes 4.
número de átomos por celda
B) El más denso es Ú. probablemente.
C) Calor molar de fusión: M > Q
D) Por cada celda unitaria. en O hay 3
átomos.
E) Temperatura de fusión de B es mayor
que la Q.
tas PEI
3. Dados los siguientes sólidos
LL CaO
IL CSi
HT. C¡¿Ha
IV, Fe
Señale la alternativa correcta.
A) Presión de vapor: 11 > 111 >]>IV
B) Sólo en 1 hay fuerzas electrostáticas
entre sus particulas reticulares.
C) Calor molar de fusión: 1>1>1V>10
D) El y TV son maleables y dúctiles.
E) Según dureza. IV > 11
Señale las propiedades que corresponden
alos sólidos cristalinos.
Il. Poseen el fenómeno de polimorfismo.
IL. Son isotrópicos.
III. Presentan temperaturas de fusión, no
definida.
IV. La minima porción de su cristal es la
celda unitaria.
A) y IN
D) Sólo II
Bl y IV O 1 UyI01
EU y IV
El sólido cristalino que posee alta dureza,
es mal conductor eléctrico y la mayoria de
ellos son muy solubles en el agua! es un
sólido
A) metálico
B) iónico
C) subenfriado
D) molecular.
E) covalente.
115
Lumbreras Editores
6. En cuánto a los sólidos cristalinos, es
116
incorrecto afirmar
A) Forman una red cristalina, que resulta
de un ordenamiento tridimensional de
muchisimas celdillas unitarias.
B) El punto de sublimación normal de un
sólido covalente es menor que la de un
sólido metálico.
C) Poseen punto de fusión definido.
D) Poseen menor entropia que los sólido
amorfos.
E) En una celda unitaria puede esta
contenido un solo átomo o lon.
Con relación a los sólidos metálicos.
L Todos son anisotrópicos.
Il. Son buenos conductores eléctricos,
incluso a temperaturas muy altas.
II. El número de átomos en una celda
unitaria de cuerpo centrado es mayor
al de una celda de caras centradas.
En general, la temperatura de fusión
de un metal:
MA > MA > IA, debido a la
intensidad del enlace metálico.
Estson) correcto(s)
AMI H y HH
B) 1, 11 y IV
C)1 y IV
D) HI, MI y IV
E) Sólo IV
Respecto al estado sólido, señale la
proposicióntes) correctals).
L — Es el estado mas abundante en el
universo.
II. Los sólidos posee altos coeficientes de
expansión térmica.
11. Los átomos, iones o moléculas, en un
sólido oscilan de un lado a otro, o sea,
poseen movimiento vibratorio, sin
embargo, los sólidos son rigidos.
TV, La energia cinética vibracional de las
particulas constitutivas de un sólido,
varia en forma directa a la
temperatura.
Aa) Il y IV
B) 1, Ul y IV
ON y 1
DI, MI y IV
E) 1 y II
Es un sólido muy duro, mal conductor
eléctrico, alta temperatura de fusión y
forma macromoléculas. ¿A qué sólido
corresponde estas propiedades?
A) (C,F),
D) CsF
B) C,,H,,0,, 0) SiO,
EW
En relación a los sólidos cristalinos,
indique verdadero (V) o falso (F), según
corresponda.
L Facilidad para sublimar:
iónico > covalente.
IL. Los sólidos iónicos, covalente y los
moleculares son aislantes eléctricos.
M. En
interacciones de Van der walls.
En
interacciones electrostáticas según el
sólido moleculares hay
TV. sólidos metálicos hay
“modelo de gas electrónico”.
A) FVVF
D) VVFF
C) FVFF
E) VVFV
B) FVVV
CAPÍTULO XII
1.
12,
13.
Con relación a los sólidos, señale la
proposición incorrecta.
A) Un prototipo de sólidos amorfos es el
vidrio (líquido hiperenfriado).
B) Los sólidos cristalinos poseen punto de
fusión definido.
C) La energia de sublimación es un
parámetro para medir la intensidad de
las las fuerzas de enlace entre
particulas del sólido.
D) Los
anisotrópicos y los sólidos amorfos son
1sotrópicos.
E) Los sólidos amorfos no se subliman.
sólidos cristalinos son
Señale verdadero (V) o falso (F), según
corresponda.
L En sólidos covalentes, las particulas
reticulares están unidos por fuerzas
electromagnéticas.
ll. Los sólidos covalentes son de alta
dureza, pero tienen bajos puntos de
fusión.
MI. En todos los casos,
metálicos poseen alta dureza y alto
los sólidos
calor molar de fusión.
IV. El Si0,, es piezoeléctrico, se usa en
relojes de
covalente .
cuarzo, es un sólido
C) FFFV
E) VFFF
A) VEVF
D) VFFV
B) FVFV
¿Qué propiedad o fenómeno no permite
diferenciar un sólido cristalino de otro
amorfo?
A) Polimorfismo e isomorfismo
B) Movimiento de sus particulas
C) Anisotropía o isotropia
14,
15.
Compendio Académico
D) Orden y desorden en la distribución de
sus particulas constitutivas (átomos,
iones o moléculas)
E) Punto de fusión
Respecto a los sólidos amorfos señale
(v) (FP),
corresponda, siguientes
verdadero o falso según
para las
proposiciones:
Los
energía de sublimación.
sólidos amorfos no poseen
TL. Son más compresiblesque los sólidos
cristalinos.
111. El vidrio y los plásticos se denominan
sólidos amorfos porque no puede ser
moldeados.
IV, Presentan un orden molecular de
corto alcance a igual que los liquidos.
V. Poseen isomorfismo pero no
polimorfismo.
A) FFFVF B)VVVVV C) FEFVV
D) VVVVF E) VVFVF
De los siguientes sólidos.
1 o do Iv
. * = ES Ml
Tiza CP Borrador Lápiz
(CasOpr (Fo) (Gralito)
Es incorrecto afirmar que
A) Los sólidos (ID) y (VW) son buenos
conductores eléctricos.
B) El sólido (D es frágil, pero de alto
punto de fusión.
C) El sólido que presenta una celda
unitaria es sólo (IV)
D) El sólido (HI) es amorfo
E) El sólido (1D) es iónico formado por
cationes metálicos.
117
Estado Líquido
AA
P
e
pS
E Á
CAPÍTULO XIII
Objetivos
Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
[8] Describir las propiedades generales del estado líquido.
[2 Interpretar las propiedades intensivas de los líquidos.
Introducción
Ya hemos mencionados sobre líquidos como Mercurio, Bromo, Agua, Alcohol, así muchos líquidos más que
posteriormente conoceremos; pero ¿Qué es un líquido, de qué esta constituido, porqué se evapora y luego se
condensa?; todo estos aspectos, pasaremos a detallar y explicar.
CONCEPTO
Es un estado de agregación molecular de la materia donde las particulas tienen movimiento
vibratorio y resbalamiento; entre sus particulas existe un equilibrio entre las fuerzas de repulsión
(Fr) y cohesión (Fo).
Esquema ilustrativo del agua (formado por moléculas)
PROPIEDADES GENERALES (a nivel macroscópico)
* Poseen volumen definido y forma variable.
* Son isotrópicos.
* — Lacompresibilidad es extremadamente pequeña,
* Posee fluidez, Muye de mayor a menor presión.
118
CAPÍTULO XI!
PROPIEDADES INTENSIVAS
Viscosidad (11). Tendencia de un líquido a resistir al Mujo.
* Fluidez * H,O > Aceite => V, > V,
e Viscosidad : Aceite > H,O > 4, > EH,
Relación
PP
A ——
Viscosidad |
Compendio Académico
Comparación de la Dusdos a
Viper jad as der Degas teles
Y
Xx k Anita
' HO bl, po '
A a ya
PA A
% A
OA GA,
La viscosidad, disminuye al aumentar la temperatura. por ello es necesario indicar la
temperatura.
Ejemplo: T=20*C
A AAA —
| Viscosidad | 1c
0.50 cp
Donde: cp = centipoise
Agua Benceno : Mercurio .
1,58 cp
Acido Glicerol Oxigeno
Sulfúrico
19 cp 954 cp 0.0192 cp'
Viscosímetro de Ostwald. Sirve para determinar la viscosidad de un líquido poco viscoso. para ello
se toma como base un líquido patrón cuya viscosidad se conoce . generalmente el agua.
Procedimiento: 7, Para el líquido (L)
2. Para el agua
” Bulbo
- Bulbo
Ejemplo
Con fines de hacer uso de un liquido “x” como
lubricante. se desea determinar cual es su
viscosidad, para ello se usa un viscosimetro de
Ostwald. donde la densidad del liquido “” a
20"C es de 1.2 gice y el tiempo que demora en
Luego del experimento se emplea:
Dinde: D = Densidad
t = Tiempo
deslizarse es de 10 segundos. mientras que el
HLO se demora en deslizarse 4 segundos la
viscosidad del liquido “x” es:
A) 8 cp
D)53cp
B) 4 cp O 7cp
EJ 3 cp
119
Lumbreras Editores
Resolución
Liquido x Agua
p, = 1,2 glce Pu,o = Lglce
t, = 10s ty, 545
p.=? Mo = 10p
Tensión Superficial (y)
La relación general de las viscosidades para los
le Ñ ¡8 L
Bajo Diotuo
Hz. L2g/cox 10s a
lcp lglec 4s
Es la medida de la fuerza elástica por unidad de longitud que actúa en la superficie del liquido.
Esquema llustrativo
La | A 4
N em
En el líquido observamos que moléculas en la superficie tiene una fuerza de atracción
resultante hacia el interior del líquido: como consecuencia de esta fuerza la superficie del liquido
se comporta como si estuviera en tensión y la cubriera una membrana invisible.
La tensión superficial, disminuye al aumentar la temperatura, por ello es necesario indicar
la temperatura, ejemplo a 20"C,
' Líquido Agua
4 |
1
sl
'
id a ji E ma
dina
cm
72,8
La tensión superficial esta relacionado con
* El poder del jabón para limpiar.
+ — Formación de espumas.
Etanol : Acetona | Ácido |
A __ | Acético |
22,3 28,7 97.6
* Los insectos pueden permanecer suspendidos sobre el agua.
*« — Lacapilaridad, fenómeno que permite a las plantas llevar agua desde las raices hasta la parte
mas alta del tallo.
+ El que se moje una tela normal, pero no la de un impermeable.
* La forma esférica de las gotas.
La tensión superficial se puede determinar con un tubo capilar; el tubo capilar es un tubo de
vidrio muy delgado, en donde según el tipo de liquido se observa.
120
CAPÍTULO Xi! Compendio Académico
En donde se emplea la siguiente fórmula
i
pita
4
Ejemplo
¿Qué altura ascenderá el etanol en un tubo
capilar de 2 mm de diámetro si la densidad es
0.78 g/cc y la tensión superficial es de 22,3
dinas lem a cierta temperatura.
A) 0,62 cm B) 0.75 cm
0) 0,58 em
D) 0,71 cm E) 0,82 cm
Resolución:
y=22,3 dinas
cm
p=0,73É
co
Presión de Vapor (P.*)
> 2, gi aceleración de la gravedad (cm/s”)
g-p.r.h p: densidad (glcm *)
¡ ri radio del tubo capilar (em)
- h' altura de ascenso del liquido (cm)
h=?
nm > ” aa Se sabe que y =
entonces h= —“-—
ES 9.-22,3
980 +=10)-0,78
a =0,58 cm ; |
ini
Es la máxima presión que ejerce el vapor, a cierta temperatura, cuando se establece el
equilibrio dinámico, entre la velocidad de vaporización y condensación.
Es decir que:
A
1 A
Líquido =2 Vapor [)
Donde la velocidad de vaporización
es igual a la velocidad de condensación.
121
Lumbreras Editores
Su valor depende de la naturaleza del liquido y de la temperatura.
Para el agua tenemos algunos valores aproximados. : '
Fa
| EN
A AA QQ A E
TOC) ob 10 15 20 125 | 80 90 100 | 115
A] $ = . . ll rs q — mb A . y a -k
-PvímmHg) (6,54 9.24 [12,79 '17,54 23,76 355,1 | 525.8 760 1268.
Temperatura de Ebullición (Teb)
Es la temperatura a la cual hierve el liquido. esto ocurre cuando.
E Prapor Ss: Puerma)
Temperatura de ebullición normal (Teb*). Es la temperatura a la cual la presión de vapor de un
liquido es igual a la presión atmosférica normal (760 mmHg).
122
Sustancia Agua Etanol | Acetona
Teb* (05 100 7184 | 56,1
Ácido Benceno La acetona
Sulfúrico cbulle más
E rápido.
338 80,2
PROBLEMAS _
En el laboratorio de quimica. se midio la
viscosidad de un liquido utilizando el
viscosimetro de Ostwald, el liquido tenia
una viscosidad de 1,58 cp y el tiempo de
flujo fue de 24 segundos. Siel agua tenia
un tiempo de flujo de 17 s a la misma
temperatura. ¿Cuál es la densidad del
liquido?
Considere
Huy Lcp
Pino” lg/mL
A) 1.25 g/mL
B) 0.97 g/mL
C) 1,05 g/mL
D) 1.12 g/mL
E) 0,78 g/mL
En un viscosimetro de Ostwald a 10'C de
temperatura se determinó que un liquido
desconocido tenia un tiempo de flujo igual
a 80s. luego se realizó el experimento
con etanol cuya densidad es de 0,78 g/mL
200 s,
registrandose además que la relación de
y su tiempo de flujo fue
viscosidad del etanol y el liquido están en
relación de 2a 1. ¿Cuál es la densidad del
líquido a 10'C?
4) 0,911 g/mL
B) 0,717 g/mL
C) 0,844 g/mL
D) 0,794 g/mL
E) 0,975 g/mL
CAPÍTULO XI
Con respecto a la viscosidad señale lo
incorrecto.
1. La viscosidad de los gases disminuye a
con el incremento de temperatura
II. La
disminuye al aumentar la presión.
111. Los
moléculas polares generalmente son
viscosidad de los liquidos
liguidos correspondientes a
mas viscosas que las sustancias no
polares semejantes en tamaño
molecular.
A) I y HH B) Sólo MI C) Sólo II
DM y HI E) Sólo I
La figura muestra probetas de 1 L: que
contienen a los líquidos A y B.
t=0) t=0
t=1Us t=14s
Liquido “A”
Donde se hace deslizar esferitas idénticas
de acero en cada liquido, Observando que
lostiempos que demoran en llegar las
esferas al fondo, son como se indican en la
figura, entonces se puede afirmar.
I. El líquido A presenta mayor fluidez
que el liquido B.
IL. El
resistencia interna.
liquido B presenta mayor
IL. Si los liquidos A y B fueran los
mismos liquidos, entonces el liquido
Á tiene mayor temperatura que el
liquido B.
A) FFF B) FFV C) VVV
D) VVF E) VFV
5,
Compendio Académico
En relación a la tensión superficial, señale
cla veracidad (V) o falsedad (F) en las
siguientes proposiciones.
L La tensión superficial disminuye con
el aumento de temperatura.
II, Las moléculas de la superficie son
atraidas con mayor fuerza hacia el
interior del liquido, lo que hace que
las gotas del liquido sean esféricas.
MTL. El ascenso o descenso de un líquido
en un tubo capilar está relacionado
con la tensión superficial del liquido.
A) FFF B) FFV
D) VEFF
C) FVF
Ej) VVV
Con relación a la presión de vapor
saturado. señale la veracidad (W o
falsedad (F) a las siguientes proposiciones.
LL. Es una propiedad intensiva de las
eustancias
Il La presión de vapor de un líquido
depende de enlaces
intermoleculares del liquido.
los
II, Es una propiedad exclusiva de los
liquidos.
A) VFF B) FFV O) VVV
D) VVF E) VFF
Calcule el valor aproximado de la tensión
superficial de un liquido cuya densidad es
de 0.85 glem' a 25'C. que asciende una
altura de 3 cm en un tubo capilar cuyo
radio es el 2% de la altura ascendida.
A) 77 dina/cm
B) 83 dina/em
C) 75 dina/em
D) 68 dinalem
E) 80 dina/em
123
Lumbreras Editores
124
En relación a la tensión superficial,
indique la veracidad (V) o falsedad (F) en
las siguientes proposiciones.
LL. Si una sustancia líquida posee alta
tensión superficial, entonces tiene un
área superficial minima, para un
volumen dado.
IL. Si se agrega detergente al liquido,
entonces se incrementa la tensión
superficial.
MIL Si se agrega cloruro de sodio se
incrementa el poder de hamectación
del liquido.
A) VVV B) VFF C)FFV
D) FVF E) VVF
Halle la viscosidad de cierto liquido a
20”C, si su gravedad especifica es 1,3 el
tiempo empleado en fluir a través del
viscosimetro de Ostwald fue 4 veces mayor
que en el agua a 20 C.
A) 5,2 cp
D) 4,2 cp
B)5 cp C)2 cp
E) 3 cp
En relación a la tensión superficial señale
las alternativas incorrectas en las
siguientes proposiciones.
L. Siel líquido moja el tubo capilar
entonces el menisco es cóncavo.
II. Cuando el liquido no moja al tubo
capilar el ángulo de contacto es
menor de 90” generalmente.
IM. Los
superficial
líquidos de baja tensión
ascienden con mayor
facilidad en comparación con los
líquidos de alta tensión superficial
C) VVV
E) FFF
A) VFV
D) FFV
B) VFF
1. En relación a la viscosidad, señale la
veracidad (V) o falsedad (F) de las
siguientes proposiciones.
12.
13,
Ll. La viscosidad en liquidos es menor
que la viscosidad en gases.
Il. Tiene una relación inversa con la
temperatura.
IM. Es mayor en sustancias de menor
peso molecular
A) VVF B) FVF CIVVV
D) FVV E) VFF
Con relación a la viscosidad, indique la
proposición(es) incorrectals).
Il. Depende de las fuerzas de enlace.
tamaño de molécula y forma de las
moléculas.
Ml. Es directamente proporcional a la
fluidez.
IM. El viscosimetro de Ostwald mide
valores altos de viscosidad de
liquidos.
AU yn B)lyIl CC) HU y 1
D) Sálo I E) Sólo H
Ordene en forma ascendente la tensión
superficial de los siguientes liquidos.
I, Etanol C,H,OH
Il. Benceno CH,
ll. Acetona CH, - CO -— CH,
IV. Octano CH
A) II < ll <IV<I
B) IV < 11 <1IM <]
C)H <IV <TMI<I]
D) 1 < HI < IV < II
E) 1 <11 <IV < Il
CAPÍTULO XIII
14,
15.
16.
17.
Entre los siguientes compuestos, indique
en forma creciente las presiones de vapor.
L CH,-0=CH,
Il. CH,- CO—CH,
TI. CH, - CH, - OH
IV. CH, - COOH
A) TV - M- 1-1
B) 1-1 - MM -IV
O) 1 1-11 = IV
D) 11 =1- 111 - IV
E) IV — 11 — 1-11
En un viscosimetro de Ostwald el tiempo
que demora en fluir el agua y un líquido x,
son 22 segundos y 60 segundos
respectivamente.
z 8
Además la D,= 4 O
Determine la viscosidad del liquido x si la
medida de la viscosidad se realizó a 20'C
(Considere y ¿=1cp a 20'C)
A) 2,80 cp
D) 2,045 cp
B) 2,56 cp C) 2,73 cp
E) 4,15 cp
Halle la tensión superficial de un liquido
cuya densidad es 0,98 g/mL que asciende
en un tubo capilar 2 cm. Si el radio
interno del mismo es de 0,05 cm a la
temperatura de 20C.
A) 61,07 dina/cm
B) 41,75 dina/cm
C) 47,06 dina/cm
D) 48,02 dina/cm
E) 53/08 dina/cm
Las densidades de la acetona y del agua a
200 0,792 y 0.998 g/mL
respectivamente.
son
Compendio Académico
Calcule el tiempo que demora la acetona
€enrecorrer las marcas del viscosimetro de
—Ostwald, si el agua lo hace en 121
18.
19.
segundos.
AS E 0,33 cp)
B) 508 0)87s
E) 708
AJ95s
D) 108 s
En relación a la presión de vapor que
presentan los liquidos, indique la
veracidad (V) o falsedad (F) en las
siguientes proposiciones.
LI. La presión de vapor de un liquido
desciende cuando su volumen
disminuye.
TI. La temperatura de ebullición normal
de un líquido es la temperatura a la
cual la presión atmosférica normal es
igual a la presión de vapor del liquido.
III. Las presiones de vapor de los liquidos
en una serie similar tienden a
aumentar al elevarse el peso
molecular,
A) FVV B) FFV C) FVF
D) VEFF E) FFF
En un picnómetro se determinó que la
densidad relativa del liquido A con
respecto al liquido B es 0,6, estos líquidos
se introdujeron en un viscosimetro de
Ostwald a 25"C y se determinó que la
viscosidad del líquido A y B están en
relación de 3 a 1.
Si el tiempo de flujo del liquido A es de
175 s, ¿cuál es el tiempo de flujo del
liquido B?
A) 26 segundos
B) 64 segundos
C) 35 segundos
D) 42 segundos
E) 18 segundo
125
Estado Gaseoso
| AS
CAPÍTULO XIV
Objetivos
Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
la] Describir las propiedades generales de los gases y sus variables de estado.
[e] Interpretar los postulados de la teoria cinética molecular de los gases.
fs] Utilizar e interpretar la ecuación de estado,
Introducción
Los gases desempeñan, un papel importante en nuestra vida diaria. debido a que tienen
múltiples usos y aplicaciones. El gas domestico como fuente de energía. el oxigeno vital para los
seres vivos. el aire para inflar neumáticos. etc.
En el presente capítulo. solo se analizara a gases “puros” y la cuantificación de sus variables
será considerandolo como gas ideal.
CONCEPTO
Es el estado de agregación molecular de la materia. donde las moléculas se encuentran en
movimiento caótico debido a su alta energía cinética, sus moléculas están separadas debido a la
fuerza de repulsión que prevalece sobre la fuerza de atracción.
Esquema ilustrativo: Para el gas hidrogeno (H,)
R 4 ¿
E e Molécula: con gran movimiente
Cc de traslación
; rs Fu
] o 2 Por A E
N »F
T — , o
E kg F,= Fuerza de atracción
F,, = Fuerza de repulsión
126
CAPÍTULO XIV Compendio Académico
BA Nota” Ñ
La forma y el volumen del sistema gaseoso a y del recipiente que lo contiene.
Estado gaseoso comprende: gas y vapor.
CARACTERÍSTICAS GENERALES
Considerando a un conjunto de moléculas (propiedades macroscópicas).
Compresibilidad
El volumen de un gas se puede reducir fácilmente mediante la acción de una fuerza externa,
esto es debido a la existencia de grandes espacios intermoleculares.
Expansibilidad
El gas ocupa todo el volumen del recipiente que lo contiene debido a la alta energía cinética
traslacional de sus moléculas.
Esquema ilustrativo:
Émbolo
Móvil+
ms
$ ”<",
Difusión
Consiste en que las moléculas gaseosas se trasladan a través de otro cuerpo material (gas,
liquidoo sólidos).
Efusión
Consiste en la salida de las moléculas gaseosas a través de orificios pequeños en la pared del
recipiente que contiene el gas.
Esquema ilustrativo:
Difusión del “gas harian e
doméstico en el air ¿Está fugando
Efusión del aire
enel neumático
Efusión
Lumbreras Editores
El gas doméstico contiene principalmente propano (C,H,), pero el olor se debe a la presencia
de mercaptanos (compuesto de azufre).
VARIABLES DE ESTADO
Son parámetros termodinámicos que determinan el comportamiento del estado gaseoso. Son
tres:
Presión (P)
Se debe al choque de las moléculas contra las paredes del recipiente que lo contiene. Se
denomina presión absoluta.
Volumen (V)
El gas ocupa todo el volumen del recipiente, que lo contiene.
Unidad: L, mL, m'
Equivalencia : | 1L= 10%mL = 10m? |
Temperatura (T)
Es la medida de la energía cinética media (promedio) de las moléculas gaseosas.
TEORÍA CINÉTICA MOLECULAR DE LOS GASES IDEALES
Surge como una necesidad para explicar el comportamiento y propiedades de los gases,
asumiendo un gas ideal o perfecto, propuesto por Bornoulli y perfeccionado por Maxwell y
Boltzman, comprende los siguientes postulados:
1. Las moléculas son puntuales, es decir son de forma esférica y volumen despreciable pero
tienen masa,
2. La moléculas están en movimiento continuo, rápido y al azar, describiendo trayectorias
rectilineas.
3. Noexiste fuerza de repulsión ni atracción molecular, es decir no hay interacción molecular,
por lo tanto, poseen un movimiento libre.
4. Los choques intermoleculares o contra las paredes del recipiente son perfectamente elásticas,
es decir no hay una pérdida neta en la energía cinética total de las moléculas.
5. La energía cinética media (Ec) de las moléculas es directamente proporcional a la
temperatura absoluta.
2 kk = 138.102, €rgio
= 37 l K. molécula
Para A Ec
l z k = constante de Boltzman.
1 molécula *
Observación: La velocidad promedio de traslación molecular (V) depende de la temperatura
(T) y peso molecular (M).
128
CAPÍTULO XIV Compendio Académico
¡Y= a En 2”. Donde: R=8,314.107 -£:Bl0
M 6 | mol,K
<
DA
Un gas real ende a un comportamiento ideal, a presiones bajas y temperaturas altas, porque a dichas condiciones
las fuerzas intermoleculares tienden a cero.
ECUACIÓN UNIVERSAL DE LOS GASES IDEALES
También se le denomina ecuación de Estado, relaciona matemáticamente las variables de
estado (P, V y T) y la cantidad de gas (moles).
lpy= ART | R = constante universal de los gases ideales
amiga Valores de R
pane R=6,082. 24m.L . 59 ¿mmHg.L
P = Presión absoluta mol. K mol.K
V = volumen ps
También: | PM=DRT | T = temperatura absoluta
Donde:
D= densidad del gas
n = número de moles del gas; n=
<l
l8
CONCEPTOS IMPORTANTES
Condiciones Normales (C.N.)
Un gas se encuentra a condiciones normales (C,N.) cuando:
P = latm = 760 mmHg
T=273 K<>0"C
Volumen Molar (Vm)
Es el volumen ocupado por un mol de gas a cierta condición de presión y temperatura.
Unidad: L'mol
Volumen Molar Normal (v,). Es el volumen ocupado por un mol de gas a condiciones normales.
129
Lumbreras Editores
Entonces a CN,
PEupao E 4 L
1 mol - g
L E EU en y
pesa
ECUACIÓN GENERAL DE LOS GASES IDEALES
Las condiciones de un gas (P, V, o T) en un momento dado pueden cambiar debido a que no son
estáticas. La ecuación general relaciona los cambios que sufre una misma masa del gas (proceso
isomásico), asi tenemos:
Condición inicial Condición final
p
|
e
j Poo;
Y. 9 Y masa | ] ¡ : o : Constante RS
y e
o 30 + | DO A Y
Py. 1] Py, Ta
Estado 1 Estado 2
"PV, PV
| ts 2=.... =constante (k)
[4% )
Procesos Restringidos
Son procesos isomásicos. donde una de las variables de estado permanece constante o
restringida, mientras que las otras dos varian.
| Bees Isotérmico Isobárico | Teométeico O Isocórico
o | (LeydeBoyle) | (LeydeCharles) | (Leyde Gay Lussac)
- z 1 =z 7 — == >
Variable | .
| = | . El = |
- =v | Constante | Temperatura (T,=T,) | Presión (P,=P,) Volumen (V,=V,)
KEKÁAX<AA AAA AAA A e — —————— _—_—_———_—. E EE A = - —
¡ Ecuación | S V, _ Va P, _P, |
1 =P, Y ¿= | A = = cte | — 5:= ":0L0 de Estado | ARE T, T, |
| q | == E PE |
| Plat oy VU) Platm) |
y PEA y l ISÓBARAS. a [— HISÓCORA= |
| | | » | Paz E a | ik e
| | | : T=T.j Y P =P, | JE E VW, =V,
| Gráfico lp. : 1 | a os |
p > em | pa
1 Vi A 1 | Pr, Y 1;
OA <<—— AICC |
130
CAPÍTULO XIV Compendio Académico
de presión y Á ciertaze condiciones,
temperatura: la densidad de un gas es
1,18 g/L: a las mismas condiciones de
presión y temperatura 1 litro de oxigeno
pesa 1,45 g, ¿cuál es el peso molecular del
gas?
P.A. 0=16 u.m.a
A) 26 u.m.a
B) 44 u.m.a
C)2u.m.a
D) 6 u.m.a
E) 36,5 u.m.a
El aire de un neumático de automóvil de
volumen igual a 30 L está a la presión de
2 atm. ¿Qué volumen de aire saldrá del
neumático si se abre la válvula?
C) 20 L
E) 50 L
A) 40 L B) 30 L
D) 60 L
Si se necesitan 0,2 g de H, para llenar un
globo hasta un cierto tamaño a 20 C, ¿Qué
masa se necesitará para inflarlo hasta el
mismo tamaño a 30"C?
La elasticidad del globo es la misma a
20"C y 30"C.
A) 1.268
D) 0,214 g
B)0,1983g C)214g
E) 0,126 y
Respecto a los gases reales, señale la
proposición incorrecta.
A) Es cualquier gas que existe en la
naturaleza.
B) Sus choques intermoleculares son
elásticos.
S.
C) Ejercen menor presión que los gases
ideales.
D) Las fuerzas de repulsión entre sus
moléculas son mucho mayores que las
fuerzas de cohesión.
E) A bajas presiones y
temperaturas
altas
tienden a un
comportamiento ideal.
Á cierta temperatura, la densidad de un
hidrocarburo gaseoso a la presión de 733,7
mmHg es igual a la densidad del aire a la
presión de 1 atm. Calcule el peso
molecular del hidrocarburo.
M,,,. =29u.m.a
A) 30 uma
D) 44 uma
C) 26 uma
E) 16 uma
B) 28 uma
Calcule la temperatura en grados Celsius
CO) a la cual la presión de vapor de agua
en mmHg es numéricamente igual a la
masa en gramos de agua existente en un
metro cúbico de un gas saturado de
humedad.
A)20"C B16'C
Da12C
(018
E) 15,460
Se desea inflar un balón de futbol con un
inflador el cual posee 30 cm de longitud.
Calcule cuanto recorre el émbolo hasta
que comience a penetrar el aire al balón si
la presión externa es 1 atm y en el balón
es 2 atm.
A) 10 cm B) 25 cm
D) 15 cm
C) 20 cm
E) 7.5cm
131
Lumbreras Editores
8.
132
Respecto a las propiedades de los gases,
señale verdadero (V) o falso (F) según
corresponda.
L Su forma y volumen es variable
TI. Se difunden en el vacio.
1. Se expanden debido al espacio libre
que existen entre sus moléculas.
TV. Su movimiento molecular es caótico.
A) FVFV B) VFFV C) FFVV
D) VVVF E) FVVF
Una persona exhala 750 g de CO,
diariamente. Suponiendo que la persona
se halla en una habitación cerrada cuyas
dimensiones son 3¿mx3mx2,4 m y en la
cual la temperatura es 290 K. ¿Qué
presión ejerce en la habitación el CO,
exhalado en un día?
A) 2,04 atm B) 0,048 atm C)1,16 atm
D) 0,019 atm E) 1,04 atm
Determine la presión total que ejercen
3 g de etano, C,H, y 4,4 g de anhídrido
carbónico, (CO,), en un recipiente de
1.64 La 47'C.
A) 4. 4atm B)6,2 atm
D) 2 atm
0) 3,2 atm
E) 1.8 atm
En el siguiente gráfico se tiene 2 mol-g de
un gas ideal. Calcule el volumen en el
punto B.
Píatm)
2L
mom E - 'B
0 100 200 Ey)
A) 4 L B) 10 L O 2L
D) 6 L E)8L
1, Calcule a qué temperatura la velocidad
“promedio del H,,, es igual a la del Oj, la
que se encuentra a 320 K,
13,
14.
15.
16.
A) 273 K
D) 60 K
B) 20 K C) 200 K
E) 100 K
Respecto a la teoria cinética molecular de
los gases, señale verdadero (V) o falso (F)
según corresponda,
L Sus moléculasse desplazan en linea
recta.
IL. El volumen de una molécula de gas es
despreciable.
Las fuerzas de repulsión entre sus
moléculas son mas intensas que las
fuerzas de atracción.
La energia cinética de sus moléculas
depende de la presión absoluta.
II.
A) VVVF
D) VFVF
C) FFVV
E) FVFV
B) VVFF
Si 25 g de metano, CH,, ocupan un
volumen de 30 L a una cierta presión y
temperatura, ¿qué volumen ocupará 50 g
de CO, a la misma presión y
temperatura?
A)218L B)26,4L C) 18,2 L
D) 30,2 L E) 19,3 L
Una muestra de 1,0 g de E,H,(g) ocupa un
volumen de 820 mL a 1 atm y 27'C, ¿cuál
es el peso atómico de E?
C) 16 uma
E) 32 uma
A)4uma B)12uma
D) 10 uma
La densidad de un gas a 25'C y 1,25 atm
es 1,44 g/L, ¿cuál es la densidad del gas en
condiciones normales?
A) 1,26 g/L B)1,13 g/L
D) 1.42 g/L
C) 1,38 g/L
E) 0,98 g/L
CAPÍTULO XIV
17.
19.
Una de las siguientes caracteristicas no
corresponde a los gases.
A) Tienen densidades muy bajas,
B) Su minima porción representativa es
la molécula.
C) Su presión no depende de la
temperatura.
D) Es un fluido carente de estructura.
E) Poseen alta entropía.
Un globo de volumen 1000 m' se llenó con
helio a 27'C, a una presión de 1,01 atm.
Al ascender, la temperatura disminuyó a
-10"C, mientras que la presión externa
bajo a 0,74 atm. ¿Qué masa de helio debe
escapar para mantener el volumen
constante?
P.A. He = 4,0 uma
A) 27 kg
D) 22 kg
B) 29 kg C) 21 kg
E) 25 kg
Respecto al comportamiento de los gases
reales.
L El
comportamiento ideal que el gas
gas H, se acerca más al
helio. debido a su menor masa
molecular.
IL. El gas real tiende a ser ideal a bajar
presiones y bajar temperaturas.
111. Las moléculas polares tienen mayor
facilidad que las apolares, de
acercarse al comportamiento ideal.
Es (son) correctols),
AJUyM BI C) 1
DU E) y 11M
21.
22.
23,
Compendio Académico
En un día de invierno, una persona aspira
450 mL de aire a —10'C y 756 mmHg.
¿Qué volumen ocupará este aire en los
pulmones, donde la temperatura es 37C
y la presión es 752 mmHg?
A) 824,62 mL
B) 418,16 mL
C) 719,12 mL
D) 533,24 mL
E) 64,16 mL
gases, de ¿Cuál de los siguientes
considerarse como ideales, tiene mayor
densidad a las C.N.?
A) H,S
D) Ne
B) O, C) CO,
E) CH,
En el siguiente gráfico determine P,
V(L)
Dato: P,= 2 atm
A) 3 atm B) 4 atm C) 5 atm
D) 1 atm E) 2 atm
Calcule la velocidad media de una
molécula de oxigeno en el aire a 25C.
C) 342 m/s
E) 482 m/s
A) 112 m/s B) 814 m/s
D) 618 m/s
133
Mezcla de Gases
CAPÍTULO XV
Objetivos
Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
le] Entender las caracteristicas de una mezcla gaseosa.
lel Interpretar y manejar conceptos de presión parcial y volumen parcial.
la] Conocer y aplicar las leyes que rigen una mezcla gaseosa.
le] Comprender el comportamiento de los gases húmedos.
Introducción
Los gases generalmente se encuentran formando mezclas, tales como: Gas natural (CH,. CH, O, Ha
Aire, (N,, O, CO, .. .) los gases emanados a través del tubo de escape de un automóvil. En el laboratorio se
pueden obtener gases por reacciones químicas, los que se recogen sobre agua y se denominan gas húmedo: estas
mezclas serán analizadas a continuación.
CONCEPTO
Es una mezcla homogénea de dos o más gases, donde cada componente se comporta como sl
estuviera actuando sólo, ocupando todo el volumen de la mezcla y a la misma temperatura. Porser
mezcla homogénea posee la misma composición y las mismas propiedades en cualquier parte de
su volímen.
Esquema ilustrativo: para el aire seco
* Cada gas ocupa 1L
WN . * Cada gas se
, Es O E E encuentra a 27C
- IA - En porcentaje
L Kr,Xe,0H y, ÉLe de moles:
A ; N,>0,>Ar>C0,>..-
134
.
CAPÍTULO XV Compendio Académico
ALGUNAS CARACTERÍSTICAS DE LAS MEZCLAS GASEOSAS
Fracción molar(fm)
Indica la relación del número de mol de un componente (n) respecto al número de mol total
de la mezcla (1,).
| n | Se cumple:
|
'
+ (<fm,<1 * Yfm,=1
Ejemplo:
Sea la mezcla de 3,2g He y 134,4g de O,. Calcule la fracción molar de cada gas.
Resolución
$2. Mitos A fm(He) = 0,8/5 =0,16
n,=5mol
134,4
32
= 4,2mo0l f
miO,) =4,2/5 =0,84
Amy
Peso Molecular Promedio o Aparente (M,o M,)
Para una mezcla de “n” componentes
[Mi = fm) My * fm, Mg * co + Ey. M
Br - —_———Á A
im
Ejemplo:
Para la mezcla anterior (He y 0.)
M,, = 0,16 (4) + 0,84(32) = 27,52 g/mol.
Significa que la masa promedio de 1 mol de mezcla es 27,52 y.
LEYES QUE GOBIERNAN LAS MEZCLAS GASEOSAS
Ley de Dalton de las presiones parciales
La presión total que ejerce una mezcla de gases, es igual a la suma de las presiones parciales
de los gases que la componen.
Presión parcial, de un componente (Pi), es la presión que ejercen las moléculas del gas “1”, cuando
éste se encuentre ocupando todo el volumen de la mezcla y a la misma temperatura.
135
Lumbreras Editores
Ejemplo: Formación de una mezcla de He y O,
Se cumple:
P.=Po, +Phe
Gas: He
Temperatura: T
a e >
Para una mezcla de “n” componentes: > | P, =P, + P,+P,+........ +P,|
na
Ley de Amagat de los volúmenes parciales
El volumen total (V ) ocupado por una mezcla de gases, es igual a la suma de los volúmenes
parciales de los gases que la componen.
Volumen parcial, de un componente (Vi), es el volumen que ocupa dicho componente, antes de la
mezcla, cuando está a las mismas condiciones de P y T, que la mezcla.
Ejemplo: Formación de la mezcla de He y O,
NE PS Se cumple:
p Y so d+ e | £ E
Y L o E 5L | a > Vt=WVYi + Vo.
Gras He Temperatura:T
a — A ——Á == paña
Para una mezcla de “n” componentes =* V,=V,+ Vat Vgt..... e
Relación de Avogadro
Según las condiciones dadas por Dalton y Amagat, en una mezcla gaseosa para un componente (1),
se cumple.
Maya Es Ex 1 > (P:=f jo PO | Para calcular la presión parcial (Pi)
| 0 Ei Y CEA 2 E
-. ly, = fm, V, | Para calcular el volumen parcial (Vi)
A ,
136
CAPÍTULO XV
Ejemplo 1
Si se mezclan 480 g de SO, y 120 g de C,H¿ala
presión total de 15 atm. Halle la presión de
cada gas.
Resolución ]
M Masa Moles fm
4808 —=6mol —0,6
1208 —= 4 mol —=0,4
P.=15atm n,=10 mol
Gas húmedo (GH)
Compendio Académico
Por lo tanto
P so, — PMgo xP,
= (0,6) (15 atm) = 9 atm
Pon, = Mon, *P,
= (0,41015 atm)= 6 atm
Es una mezcla gaseosa donde uno de sus componentes es el vapor de un líquido no volátil,
generalmente es el agua, Se obtiene al hacer pasar un gas seco, a través de éste liquido.
Ejemplo:
Obtención del acetileno (C,H,), por reacción química:
Cats + Hs»0 — CalOH),+C, Haig
_ Esa Ha +H 70 TA
aran 0 Presión Barometrica
Gas. :
Seco
Por la ley de Dalton para el gas húmedo
Gas Húmedo = Gas seco + Vapor a
(GH) (GS)
Ejemplo:
+ Al mismo nivel las
presiones son iguales
Pon = Piro
LL ECM
E Pan = Pos + P apor |
Se recoge el gas C,H, sobre agua a 30"C, donde la presión barométrica es 750 mmHg. Calcule la
presión que ejerce el C,H,, si pres 31,82 mmHg.
137
Lumbreras Editores
Humedad Relativa (HR)
Se emplea para indicar el grado de saturación de vapor de agua, en el sistema gas húmedo.
P y
HR = a x100
L. E
se calculan experimentalmente, entonces se puede calcular Pv(presión parcial de vapor no
saturado). El sistema donde se encuentra el gas húmedo puede ser
Insaturado
me el
< 100%
———- ————]
Ejemplo"
Se recoge 6.24 L de H, sobre agua a 27"C,
cuando la presión barométrica es 7147 mmHg,
Luego hallamos masa de H, mediante la
ecuación universal de los gases ideales:
¿cuál es la masa del gas recogido? PV=nRT
Dato: P!* =27 mmHg 720 mmHg x 6,24 L=
un
-.6,4mmHg.L 00 K
Resolución: 2 mol, K
Hallando la presión de gas seco (Py, Resolviendo se obtiene m,, =0,48 g
747 mmHg = Py,+27 mmHg
P,, =720 mmHg
LEY DE DIFUSIÓN Y EFUSIÓN DE GRAHAM
A las mismas condiciones de presión y temperatura las velocidades de difusión o efusión (V)
de dos gases son inversamente proporcionales a la raiz cuadrada de sus pesos moleculares (M) o
de sus densidades (D),
Encuentro
de gases
138
CAPÍTULO XV
Ejemplo 1
Si 10 L de gas metano (CH) a 27'C y l atm
demora en difundirse 8 minutos. Alas mismas
condiciones, 10L de
demora 16 minutos. ¿Cuál es el peso molecular
un gas desconocido
del gas desconocido?
Resolución
to M
Como! A: it
Ven, E M,
quae:
Compendio Académico
Donde t, : tiempo de difusión del gas x
=— M = 6d
JM,
16 min
. El gas desconocido sería el SO,
l. En un recipiente de 48 m' el aire húmedo
ejerce una presión de 751 mmHg a 40'C y
HR=30% entonces, determine masa del
aire húmedo.
Dato! pr “55,3 mmHg
Mas. = 29 g/mol
A)52,3kg B)55,8 kg C) 10,4 kg
D) 42,2 kg E) 58,8 kg
2. Amnivel del mar, el aire seco contiene una
serie de gases, siendo las principales N,.
O, y Ar, cuyo porcentaje en volumen
respectivamente son 78,1%. 20,9%, 1,0%.
Determine el peso molecular promedio y
la densidad a 0'C.
M p (g/mol) Dp (EL)
A) 27,80 1.30
B) 28.96 1.29
C) 30.50 1,29
D) 28,96 1,27
E) 27,96 1,29
PROBLEMAS
3. Una mezcla gaseosa hecha con 25,6 g de
O, y 89.6 g de CO se coloca en un
recipiente de 28 L y 7 C. Entonces calcule.
l. La fracción molar del gas más liviano.
II. La presión parcial del gas más pesado.
A) 0,80 y 0,60 atm
B) 0.85 y 0,66 atm
C) 0.90 y 0,60 atm
D) 0.80 y 0.66 atm
E) 0.75 y 0,66 atm
4. Setiene una mezcla de H,, N, y NH, cuyas
presiones parciales son proporcionales a:
1, 4 y á respectivamente, sl la mezcla esta
contenida en un balón de acero de
capacidad de 82 L, determine la masa del
gas más pesado, si la presión de la mezcla
es 147 PSI y la temperatura es 730 bajo
cero.
Dato: 1PSI = 6,80.10* atm
A) 410g
D) 4258
B) 560 g 0) 340 8
E) 400 g
139
Lumbreras Editores
5.
140
Un tanque de 300 dm' a 20"C, contiene
una mezcla de H,, Ar, CO,, donde la
presión parcial son 0,8 atm: 0,1 atm y 0,7
que
ocupará la mezcla a condiciones normales.
atm respectivamente; volumen
A)4275L B)447,2 L
D) 400,5 L
C) 450,5 L
E) 389,9 L
Una mezcla homogénea de kripton y
oxigeno, a 27'C y 435 mmHg posee una
densidad de 1,104 g/L. Calcule la fracción
molar del gas noble.
Dato: P.A(Kr)=84 g/mol
A) 0,30
D) 0,40
B) 0,80 C) 0,70
E) 0,20
El CO, recogido sobre agua a 7'C y 736,75
mmHg ocupa 624 em”, con grado de
saturación 0,9 (HR=90%).
Calcule.
1. La masa de CO,
IL El volumen de CO, seco medidos a
287'C y 876 mmHg
Dato: pre = 7,5 torr.
A) 1144 mg y 1040 cm!
B) 1144 mg y 970 cm”
() 1721 mg y 1040 cm?
D) 1188 mg y 970 cm*
E) 1174 mg y 108 cm'
Determine la humedad relativa de la
mezcla gaseosa que ocupa 12,48 La 27'C
y contiene 96 mg de vapor de agua.
Dato: pro = 26,7 torr
C) 27%
E) 32%
A) 28% B) 31%
D) 30 %
10.
Sila relación de difusión entre el gas X y el
H, es 0,25, ¿cuál será la relación de
difusión de X respecto al SO, a las mismas
condiciones de presión y temperatura?
A) 1,41
D)0,71
B) 0,98 C) 0,50
E) 0,38
Luego del análisis hecho a una mezcla
gaseosa se tienen los siguientes datos:
Gas | 0, | N, | x |
% Vi 125 | 50 | 37,5
Presión absoluta = 8 atm
Temperatura = 127'C
¡ Densidad = 8,41 g/L
Calcule el peso molecular de la mezcla e
identifique al gas X, si es un hidrocarburo.
A) 34,5 g/mol y NH,
B) 32.5 g/mol y H,S
C) 30,5 g/mol y CH,
D) 34,5 g/mol y CH,
E) 30,5 g/mol y CO,
En una mezcla de gases cuyos
componentes son N, y O, sus fracciones
molares están en relación de 2 a 5
respectivamente. Calcule el peso del O,, si
la mezcla tiene un peso de 432 y.
A) 320 g
D 315 8
B) 3458 C) 300 g
E) 450 g
CAPÍTULO XV
12,
13.
14,
Considerando el gráfico: cada bulbo
contiene un gas a la presión que se indica,
¿Cuál es la presión del sistema cuando
todas las llaves se abren? Proceso a
temperatura constante,
635 mmHg 212mmHg 413 mmHg
IL 1L 0.5lL
CA,
Considere el volumen del cilindro igual a
2L.
A) 224,66 mmHg
B) 300,21 mmHg
C) 234,66 mmHg
D) 334,66 mmHg
E) 222,35 mmHg
Se tiene una mezcla de H,, C¿H, y O,, en
un recipiente de 30 L a 200'C, indique
verdadero (V) o falso (F), según.
( ) Necesariamente el volumen parcial
del H, es 10L.
( ) Cada gas ocupa 30 L.
() Los tres gases se encuentran a 200'C
A) FVV B) VVV
D) VVF
C) VFV
E) FVF
Si los siguientes gases se encuentran a
57C y 2 atm. ¿Cuál se difunde más
rápido?
Dato: PA:
(Ar=40, N=14, O=16, S=32, Cl=35,5,
C=12)
A) C,H,
D) Ar
BJSO, C) CL
E) N,O
15.
Compendio Académico
Se mezclan 16 g, 14 g y 34 g de gas SO,,
'N, y H,S respectivamente, en un balón de
012 L, donde la presión absoluta es 8,2
l6.
Y.
atm: entonces calcule.
L El peso molecular promedio.
l1. La temperatura de la mezcla.
A) 36,56 g/mol ; 427,2 K
B) 35,50 g/mol ; 686 K
C) 36,57 g/mol ; 685,7 K
D) 35,50 g/mol ; 600 K
E) 40,30 g/mol ; 700 K
Una mezcla de C,H, y CH, ejerce una
presión de 70,5 mmHg. La mezcla se
combustiona formándose CO, y H,O, luego
de condensarse todo el H,O, la presión es
96,4 mmHg; considere igual T y V durante
las mediciones e indique la presión parcial
del gas más liviano.
A) 25,9 mmHg
B) 48,2 mmHg
C) 20,8 mmHg
D) 50,2 mmHg
E) 44,6 mmHg
Del siguiente gráfico
“Py Tiguales a
Se sabe que en A encontramos 1,8x10%
moléculas de N y en B la diferencia de
fracciones molares es 0,2 siendo el más
abundante el gas más ligero. ¿Cuál es el
peso de la mezcla? P.A, (N=14 O=16)
A) 1250 g
D) 990 y
B) 1050 g C) 1200 e
E) 11502
141
Lumbreras Editores
19.
20.
142
Se tiene una mezcla de 3 gases, la fracción
molar del tercer gas es el cuádruple del.
primero y la fracción molar del primer gas
es el triple del segundo.
Determine la presión total de la mezcla si
la presión parcial del tercer gas es 471
mmHg..
A) 471 mmHg
B) 528 mmHg
C) 600 mmHg
D) 628 mmHg
E) 760 mmHg
Se tiene una mezcla de tres gases, del cual
se extrae completamente el gas más
ligero, disminuyendo la presión en un 30%
y en la mezcla residual la fracción molar
están en la relación de 2 a 3 y la presión
parcial del menos abundante es 29,4 PSI.
Determine la presión absoluta de la
mezcla inicial.
A) 7,20 atm
B) 7.14 atm
C) 6.10 atm
D) 10 atm
E) 8,8 atm
Se tiene tres recipientes: A, B y U cuyos
respectivamente a la misma temperatura.
volúmenes son
El recipiente A contiene aire a 1,1 atm. El
recipiente B contiene metano a 8,2 atm y
C esta vacio. Si todo el gas de A y B se
traslada a C. ¿Cuál seria la densidad de la
mezcla?
Dato: M,,,.=29g/mol
15 = 1,3 g/L
21.
22.
DJ 1,92 g/L
A) 1.62g/L B)1,90g8/L C)1,40g/L
E) 1,99 g/L
La densidad de un gas Á respecto a un gas
Bes 1,2. Si 100 mL del gas A efunde en
80 s por un agujero. ¿Qué volumen del
gas Befundirá por el mismo agujero a las
de
temperatura y en el mismo tiempo?
mismas condiciones presión y
A) 391,3 mi,
D) 78,1 mL
B) 1095mL C)100 mL
E) 143,8 mL
En el siguiente sistema, determine la
presión al abrir la válvula sabiendo que la
temperatura no varia.
4 L +4 Na 6L
304cmHg| He 88,2 psi
A)52 atm B)4,7 atm C) 5.0 atm
D) 4,1 atm E) 5,6 atm
Se sabe que una mezcla gaseosa
preparada según las condiciones de
Amagat a 227'C y presión manométrica
140 torr contiene 0,8 N, de N, y 2.4 g de
H,, entonces calcule el mayor volumen
parcial.
A) 43.5 dm'
B) 41.6 dm*
C) 39.3 dm?
D) 42,6 dm*
E) 37.2 dm?
Reacciones Químicas
|
CAPÍTULO XVI
Objetivos
Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
Es] Conceptuar reacción quimica y diferenciarla de la ecuación química.Es] Conocer las evidencias de una reacción química.
[S] Interpretar a una ecuación química, para reconocer el tipo de reacción química.
[e] Balancear la ecuación química por los métodos de: tanteo, redox e ión —electrón.
Introducción
A diario somos testigos de diferentes cambios químicos, tales como, combustión del gas propano en una
cocina, descomposición de la materia orgánica, la quema de papel, oxidación del hierro, etc. Estos y muchos más
cambios donde participan sustancias químicas, se denominan fenómenos químicos o reacción química, que a
continuación analizamos.
CONCEPTO
Son transformaciones en la cual una o más sustancias iniciales llamadas reactantes mediante
choques efectivos entre si, originan la ruptura de enlaces quimicos, produciéndose la formación de
nuevos enlaces químicos, los que darán lugar a la formación de nuevas sustancias denominadas
producto con propiedades distintas a los reactantes.
Esquema ilustrado : Al agregar sodio sobre el agua
7 Evidencias:
AN Haig ”
7” ma - Desprendimiento de gas
> 2 — Liberación de calor
ro - [eses >NaOH lac) - Cambio de color
n= A
PIA %
143
Lumbreras Editores
Ecuación Química
Es una manera de expresar la reacción química, usando símbolo y fórmulas. Así por ejemplo
en la reacción anterior. ] a
2Na,,+ 2H,0,, <> 2Na0H ¿0 1H 62)
a a = Á—— AA A A +
»
Reactantes Sentido de Productos
la reacción
Coeficiente estequiométricos: 2,2,2 y 1
Evidencias de una Reacción Química
Lo podemos percibir a través de las siguientes manifestaciones durante el proceso:
* Cambio de color, olor y/o sabor
+ Liberación de gas (aparición de burbujas)
+ — Formación de precipitado (sólido insoluble)
+ — Variación de la temperatura del sistema (cambio térmico)
Clasificación de las Reacciones Químicas
Existe una gran cantidad de reacciones químicas y para un mejor análisis las podemos
agrupar, de acuerdo a los siguientes criterios.
Por el mecanismo de la reacción debido a la forma como se originan los productos
1. Reacción de combinación (síntesis o adición)
Reaccionan dos o más sustancias (ya sean elementos o compuestos) para producir una
sustancia.
Ejemplos:
Mg + O, 0, MgD 5 Donde: Á : calor necesario para iniciar la
reacción.
MgO + H,0 -——= MglOH),
2. Reacción de descomposición
A partir de un compuesto se puede formar dos o más sustancias quimicas.
Ejemplos:
ios
NaC1 “=> Na + Cl, : Electrólisis
Laura PR
H,0, — HO-+0O, : Fotólisis
NaHCO, —A- , Na,CO,+H,O + CO, : Pirólisis
CAPÍTULO XVI Compendio Académico
3. Reacción de simple desplazamiento (sustitución única)
Cuando un elemento de menor reactividad reemplaza a otro que se encuentra formando
parte de un compuesto químico, : a :
« Un metal sustituye a un catión metálico en su sal o al hidrógeno en un ácido, esta de
acuerdo a su actividad quimica"
Li > K > Ba > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Cd > Ni > Sn > Pb > (H) > Cu > Hg > Ag
Ejemplos:
pac) ——— (NO ette FAB ¿51 . 8 $5 +Ag NO,
* Zig, +, HNO 4,09 ———> Zn(NO ay? Hgo
* Unnometal sustituye a un anión no metálico en su sal o ácido. Para halógenos la actividad
química * F, > Cl,> Br,> l,.
Ejemplos:
+ Br 0 Ao + NaBr ac) ———> NaCl (ac)
_—
4. Reacción de doble desplazamiento (Metátesis)
Es aquella reacción en la cual dos elementos en dos compuestos diferentes intercambian
posición. Generalmente los reactantes están en solución acuosa.
Ejemplos:
' : 1
PHNODotacy + Kl ¡50 >> Ph + KN Or
a ai =D PRROTPTADSO
AMAR
e HCl. + NaOH... * NaCl... + HO * HCL... + ZnS + ZnCly;, + HS (2)
Por la variación de la energía (Entalpía)
1. Entalpía (H)
Índica el contenido calórico caracteristico de cada sustancia quimica. Se mide a 25'C y
latm. Llamada condición estándar.
2. Cambio de Entalpía (AH)
Es el calor de reacción y expresa la energía liberada o absorbida a condiciones estándar en
una reacción química.
Sea la reacción: A>+B - C+D
yk a cd
(48-83) twitter.com/calapenshko
145
Lumbreras Editores
Siendo:
H, = entalpia de reactantes mm N
H, = entalpia de productos JENNA
a. Reacción Exotérmica (AH < 0)
Reacción en donde hay una perdida neta de energía en forma de calor, por lo tanto la
entalpia de los productos es menor respecto al de los reactantes.
Algunas reacciones exotérmicas.
* Reacción de Neutralización
* Reacción de corrosión de Metales
* Reacción de combustión
Ejemplo: Hay dos maneras de expresar
gl ig) * 94 kcal/mol Ci * Dai? CO
Ci * Oui? CO ji, AH" =-94kcal/mol
| Na0H,,., + HCL, ¿+ NaC1,,., + H,O,,, + 55,9kJ/mol
| NaOH, + HCL, + NaCl,,.,* H,0, 4 H'=-55,9kJ/mol
b, Reacción Endotérmica (AH > 0)
Reacción en donde existe una ganancia neta de energia (calor) por lo tanto la entalpia de
los productos es mayor respecto al de los reactantes.
Ejemplo"
Hay 2 maneras de expresar
H,O + 241,8kJ/mol= H, + O, CO, + H, + 34kJ/mol= CO + H,O
H,0=H,+0, AH'= + 241.8kJ/mol CO,-H,>CO=+H,O AH'= + 34kJ/mol
Por la variación del Estado de Oxidación (E.O.)
1, Reacción Redox
Son aquellas que ocurren mediante transferencia de electrones, es decir hay átomo que
pierden electrones (oxidación) y átomo que gana electrones (reducción). En forma práctica.
Se gana electrones | Se pierde electrones
A — A — A a
E.O, disminuye E.O. aumenta
Actúa como agente oxidante Actúa como agente reductor
146
CAPÍTULO XVI Compendio Académico
reglas del E.O estudiado:en el Capítulo 9
Ejemplo:
OGDACIÓN
REDECCIOS
ey Ó a AS
Ca + H¿50, e H, + CaSO,y
a Aa
Apunte Mutis Parera Ferro
Redhuenos Cia ntw Hdhuriria Criada
2. Reacción No Redox.
Aquella reacción donde ningún átomo cambia de estado de oxidación.
Ejemplo:
O -20 00 00 009
Na OH+ HC] > NaCI+H,O
Balance de Ecuaciones Químicas
Es el proceso que consiste en igualar el número de átomos de cada elemento quimico en ambos
lados de la ecuación química. sirve para hacer cumplir la lev fundamental de las reacciones
quimicas que es la ley de conservación de la masa.
Métodos:
1. Método de tanteo o simple inspección. Se efectúa por simple inspección visual, en ecuaciones
cortas, es recomendable seguir el siguiente orden:
ORDEN ler. 2do0. ; 3er. dto.
| ELEMENTOS: Metal No Metal H O
AKAL
DismiaH yO
Ejemplo: Sea la ecuación H,PO, + Ca + Ca,(PO ),+H,
Indique la suma de coeficientes,
2H,P0O, +3Ca= 1Ca,(PO ), + 3H,
Resolución: ó
> Y coeficiente
=2+3+14+3=9
2. Método Redox. Se aplican a ecuaciones que no son tan simples, donde existe reducción y
oxidación.
Seguir los siguientes pasos!
1. Se determina el estado de oxidación de cada átomo, para identificar la oxidación y la
reducción.
147
Lumbreras Editores
3.
148
2. Balancear independientemente la reducción y la oxidación; primero en masa (igualando en
número de átomos) y luego en carga (número de electrones ganadas o perdidos).
3. Igualar el número de electrones ganados y “perdidos, para lo cual se multiplican las
semireacciones por cierto número entero mínimo apropiado; asi se determinan los
coeficientes.
4. Se termina el balance por tanteo, siguiendo el orden establecido en dicho método; éste
último paso es necesario, porque los elementos que no sufren el cambio en el estado de
oxidación. Normalmente no están balanceados.
Ejemplo: Balancee la ecuación
H,SO, + NH, + HNO, + 5 + H,O
Resolución:
+6 =3 + Bs 6
4H,50,+3NHz » anat 1947430
Por tanteo
Ox (-8e7)x3
Red (+60")x4
. 1 He (transferidos)=24e”
Donde: 4, Coeficiente del agente reductor=3
Método del lon — Electrón
Se aplica a reacciones redox que ocurren, en soluciones acuosas de carácter: ácido, básico
o neutra. Es decir es un caso de balance redox donde participa al menos una sustancia iónica,
para balancear se cumplen los pasos: 1”, 2” y 3”, del método Redox, de esta forma los átomos
diferentes al H y O están balanceados; para balancear H y O se realiza según el medio donde
se efectúa elproceso redox.
En medio ácido (H*')
1. Para balancear la carga, se agrega ión H"
2. Para balancear oxigeno, se agrega H,O
En medio básico (0H”)
1. Para balancear la carga, se agrega ión OH'
2. Para balancear oxigeno, se agrega H,O
Ejemplo: Balancee en medio ácido: SO;* +MnO, '=+ Mn *-SO us
CAPÍTULO XVI
Los pasos: 1", 2” y 3”.
Compendio Académico
+4 A AN 2 +$ 2
5(SO,)* +2(MnO /) +» 2Mn.+ 5(SO ,)
: a d Á
+50 x 2
—xb
Luego:
+1 -2 -1 +2 -2
6H + 5 (SO, )+ 2 (Mnó ) + 2Mn + MSO, ) +3H,0
1 e 3 L y a k A 4 sa
+b =18 - E
l. De las reacciones producidas en medio 3
básico, determine la suma total de
coeficiente del H,O y OH.
Mn0O; +Cu —=> Cu'*+ Mn”
Cr(OH), +10, —+ CrO¡ +1
A) 38 B) 19 C) 33
D) 20 E) 40
2. Dadas las siguientes ecuaciones y valores
de entalpia estándar, calcule el calor de
reacción a 298 K para C + 2H, CH,
Si las etapas son:
Cro + Oro CO no
HO + H, + zo,
4.
AH = -393.5 kJ
AH = +285,8 kJ
gl
CO xj + 2H,0í7 — CB +20,
AH =-890,3 kJ
A) -1569,6 kJ
B) +1855,4 kJ
C) -1855,4 kJ
D) +1569,6 kJ
E) +420,5 k.
Al balancear la siguiente reacción en
medio ácido.
C¿H,¿0, + MnO,; -—+ Mn'"*+C0,
Determine el peso de permanganato de
potasio por mol de H,O.
P.A.(K=39 : Mn=55 ; O=16)
A62bg Bb,” e
D) 48.3 €
C) 24 g
E) 57,45 g
Según la clasificación de las reacciones
quimicas, indique la alternativa correcta.
A) N,+H, —+ NH, + 46,2 EA
mol
(Rxn exotérmica)
B) NaHCO, —+ Na,CO, + CO,+H,0
(desplazamiento simple)
0) Zn+H,SO, + ZnSO, + H,
(doble desplazamiento)
D) 2H,+0,—>2H,0
(Rxn de descomposición)
E) CaCO,+177,8kJ — Ca0+CO,
(Rxn exotérmica)
149
Lumbreras Editores
5.
7.
¿Cuál de las reacciones químicas de
pirolisis no es posible, si en dicho proceso.
absorbe energia?
A) CuSO,.5H,O + CuSO, + 5H,0
B) Na,CO, —+Na,O + CO, + H,O
(0) Cu0 —= Cu+H,O
D) CaCO, —+ Ca0O+CO,
E) KCIO, —+ KCl +0,
Para la siguiente gráfica. indique lo
incorrecto.
AHikealímelt
A) Su energia de activación es
12, kcal'mol.
B) Calor de reacción es 1.6 kcal.
C) Es una reacción endotérmica.
kcal
D) Entalpia de productos es 8.1
mol
E) Entalpia del complejo activado es 12,4
kcalV'mol.
Balancear en medio básico.
HgS + NO; + Cl" + HgCl¡ +SO; +NO
150
Indique la proposición incorrecta.
A) la forma oxidada es SO;
B) Y de coeficientes de productos es 22.
O) el coeficiente del 10n cloruro es 4.
D) se transfiere 24e7
E) el agente reductor tiene coeficiente 3
8.
1.
De las siguientes reacciones determine la
suma total de los coeficiente del agua.
L SO,+HO0=H5SO,
TL. H,S+H,S0, > S+S0.+ H,O
MI. CuO + NH, + Cu+N,+H,O
AJ9 B)8 02
D 6 E3
Con respecto a la combustión qué
afirmación no corresponde.
A) Enla combustión incompleta se libera
monóxido de carbono v/o hollin.
B) El calor de reacción es mayor en la
combustión completa que la
incompleta.
C) El comburente solo puede ser el
OXIgeno.
D) Son reacciones exotérmicas donde se
libera luz y calor.
E) En la combustión completa se libera
dióxido de carbono.
Balancear la siguiente ecuación química e
indique el número de electrones
transferido y el coeficiente del agente que
durante el proceso gana electrones.
HCOO — COOH + KMnO, + HCl —+
MnCl, + KC] + H,O + CO,
C)10:5
EJ5:2
A5:3
D10:2
B)10: 10
¿Qué sustancia no cumple con la dualidad
oxidante reductora?
A) HNO,
D) CIO;
OL
E) Cr,O7
B) Cr,O,
A todo el público en general:
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23 de Enero del 2021 09:29pm
Atentamente
CAPÍTULO XVI
12,
13,
mM.
Respecto a la reacción quimica marcar
verdadero (V) o falso (F).
L Se da lugar ruptura y formación de
enlaces intermoleculares.
TL. En las reacciones exotérmicas se
liberan energía.
II. Laenergia necesaria para disociar los
enlaces se llama energia de
activación,
IV. En las reacciones endotérmicas es
minimo la energia de activación.
A) VEFF B) FVVF CI) VWVFF
D) FVVV E) VFVF
Al balancear la siguiente reacción.
determine la suma de coeficientes de los
productos.
K,O.AL,0,.6510,+020,+H,0 —
K,CO,+510, + A1,0,.2510,.2H,0
A) 10
D) 6
B) 12 04
E) 2
Determine la entalpía de la reacción si
AH (grafito) =0
AH (510) =-910.9 kJ/mol
AH (sic1)=-657 41
mol
AHco)=-110.5 5)
mol
siendo la reacción:
SiO, + 2C(grafito) + 201, —+ SiC1,+200
0) +40,2 kJ
E) -32.9 kJ
A) —40,2 kJ
D) +329kJ
B) -63 kJ
15.
16.
17.
peróxido.
Compendio Académico
En el siguiente proceso donde participa el
Determine la suma de
coeficientes de los compuestos triatómicos.
CoCl, + Na,O, + NaOH + H,0 —
Co(OH), + NaCI
m6 B)8 C)10
D3 E) 2
El alcohol industrial C,H,OH se obtiene
por la reacción .
CH, + H,O => C,H,0OH
Calcule el calor de reacción lentalpia) si se
tiene las siguientes ecuaciones.
C,¿H¡0H + 30, — 200, + 3H,0
AH =-1367 kJ
C,H,+30, — 200,+2H,0
AH =-1411 kJ
A) —88 kJ
D) +4.4 kJ
B) —44 kJ C) +44 k)
E) -4,4 kJ
Luego de balancear en medio alcalino la
siguente ecuación química
SOz + CrOj —> SO; + Cr(OH),
Halle la relación molar
forma oxidada + H,0
ay E By 2 a)?
3 2 3
p) ? E) 2
5 8
151
Lumbreras Editores
18.
19.
20,
21.
152
En las reacciones que se muestran son de
doble desplazamiento.
Hci+= 205
H,SO, + AMOH), —..... ho...
¿Qué sustancia no se formaria?
A) ZnCL,
D) H,S
B)AL(SO), C)AIH,
E) H,O
Balancear la siguiente reacción en medio
básico
NO, + Al — NH, + Al(OH),
Determine el valor ponderal.
y= Agente Reductor
OH? +H,0
A) 2
D) 0,5
B) 2,5
¿Qué relación es incorrecta?
A) Ag" + F" — AgF (reacción iónica)
B) Fe”? + 3e — Fe (semireacción de
reducción)
C) HO, + H,O,;, (reacción quimica)
D) HCL, + NaOH, —> NaCl, + HO
(reacción irreversible)
E) N,+H, + NH, (reacción reversible)
Se balancea la siguiente reacción en medio
básico, ¿cuánto moles de agua se
consumirán si se forma 10 moles de OH?
Fe,O, + NO; —>Fe0í +NO,
04
E) 2
A) 6
D3
B)5
22.
23,
24,
25.
En el siguiente proceso se desea obtener
- litio metálico de alta concentración.
E + LINO, — ENO, + Li
¿Qué elemento E debe desplazar al litio en
dicha reacción química?
A) Ca B) K
D) Mg
C) Fe
E) Sr
¿Cuál de las proposiciones es incorrecta al
balancear por redox la reacción?
P, + KOH + H,0 —= KH,PO, + PH,
A) su forma reducida es PH,
B) Y de coeficiente en total es 12
C) es una reacción de dismutación.
D) transfiere 12e-
Ej coeficiente del H,O es 3
No es evidencia práctica que demuestra
una reacción química.
A) Formación de precipitados.
B) Liberación de sustancias gaseosas
C) Absorción o liberación de calor.
D) Cambio de coloración
E) Cambio de estado en las sustancias.
Al balancear la siguiente reacción en
medio básico.
S¿0, +00” + SO; + Cr
Determine la relación de sus coeficientes
oxidante + H,0
en x= :
30H 7) + Forma reducida
A) 1,5 B)5 C)2
D) 0,5 E) 0,25
Estequiometría
| ul
CAPÍTULO XVII
Objetivos
Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
[le] Interpretar cuantitativamente una ecuación química balanceada.
[e] Conocer y aplicar las leyes de combinaciónquímica.
[8) Determinar el reactivo limitante y el reactivo en exceso.
[le] Entender el rendimiento real y el rendimiento teórico y con ello la eficiencia de un proceso químico.
Introducción
Casi todo los objetos y productos químicos que utilizamos actualmente, se obtienen por algún proceso
químico, empleando uno o más reactivos. Por razones económicas, tales procesos químicos deben ir acompañados
del mínimo de desperdicio posible y para esto previamente se realizan cálculos estequiométricos.
La estequiometria es importante porque conociendo la cantidad de una sustancia en una reacción química
y su respectiva ecuación química balanceada. se puede calcular la cantidad de otras sustancias, que a
continuación analizamos.
CONCEPTO
La estequiometría es una parte de la química que estudia las leyes de la combinación química
que nos permite realizar cálculos de las cantidades de las sustancias químicas puras (simple o
compuesta) que participan en cada reacción química.
Siempre se analiza mediante una ecuación química balanceada.
LEYES ESTEQUIOMÉTRICAS
Leyes Ponderales
Relaciona la masa de una sustancia con la masa de otras sustancias.
153
Lumbreras Editores
Á. Ley de Conservación de la Masa
A e nn pa E e arco A
paa enunciado por el químico francés Antoine Lavoisier (1789), que establece: |
En toda reacción química, la masa total de las sustancias reaccionantes que sufren transformaciones es |
' exactamente igual a la masa total de las nuevas sustancias o productos. Por lo tanto, la masa no se crea ni |
| se destruye solamente se transforma.
n io A A — == — ——- —m r a
P.A: Na=23 : O=16
2Na + 2H,0 ——=— 2Na0H + 1H,
Relación de moles : 2 mol 2 mol 2mol 1mol
Relación de masas 2 x 23g 2x18g 2x40g 124
1 ; ——
m, =82g m,=82g
B. Ley de Composición Constante o Proporciones definidas
| Fue enu nciado por el quimico hrancés Josep Proust (1799): cuando dos o más elementos se e combinan para
¡ formar un determinado compuesto lo hacen siempre en una relación o proporción en masa fija o invariable.
Por lo tanto, el compuesto tendrá siempre la misma composición en masa, independientemente del método |
de obtención, |
Ejemplo: La sintesis del amoniaco (NH)
PA: N=14 : H=1
IN, + 3H, 2NH, = o
| Relación de mol lmol : 3 mol i¡ 2mol
Relación de masa 288 | 6g 34 g
La relación constante y fija de los elementos es: pa O AE |
my 28g 14
En ciertas reacciones químicas es necesario considerar
+ Reactivo en Exceso (R.E)
Es aquella sustancia que ingresa al reactor quimico en mayor proporción por lo tanto queda
como sobrante al finalizar la reacción.
+ — Reactivo Limitante (R.L)
Es aquella sustancia que ingresa al reactor quimico en menor proporción y al agotarse limita
la cantidad máxima del producto (s) obtenido(s).
154
CAPÍTULO XVII Compendio Académico
Regla práctica para evaluar elR.LyR. E. pura cada reactante se plantes la siguiente relación:
| _ Camtidadddatodelproblema | Relación=
| A Cantidad obtenida de la ecuación '
__ AAA
La menor relación: es para el R.L. y todos los cálculos se hacen con el.
La mayor relación: es para el R.E,
Ejemplo: — La combustión de monóxido de carbono (CO). produce dióxido de carbono, donde
la relación de masa es:
P.A.: C=12 : 0=16
200 + 10, 2C0,
| Relación | Lal TE Ñ
| 6 j «E ña : o 56g | 3%g | 888 R.E RL
1 : su
| Ejemplo 1 | 568 888 O,(24g) CO |
A A A A A
| Ejemplo 2 328 | 888 coMg | 0, |
A ————— e A a
| Ejemplo 3 1198 61g | 1768 = | = |
C. Ley de proporciones múltiples.
| Fue enunciado por el químico inglés, John Dalton (1804): Diferentes cantidades de un mismo elemento que | |
¡se combinan con una cantidad fija de otro elemento, para formar diversos compuestos, están en la relación :
| de números enteros y sencillos.
Ejemplo:
Al combinarse S + O, — Se obtiene tres compuesto SO, SO, y SO,. analizando:
A A
_Compuesto WS) wo) yl
| SO | 32 y ] 16gx 1
| SO, | 328 | 16g « 2
SO, ( 328 | 16g «< 3 '
155
Lumbreras Editores
El peso del oxigeno varia según la relació) 1; 2, 3, cuando el peso del azufre se mantiene fijo
en 328. :
D. Ley de proporciones reciprocas.
| Fue enunciado por Richter y Wenzel (1792) |
Las masas de dos elementos que se combinan con una misma masa de otro tercer elemento dan la |
_ relación en que ellos se combinaran entre sí.
Ejemplo:
Sean los elementos : Na, S, H,
2Na + S — NajsS
y EA
468 328
H, + 5 —> HS
e o a
28 32
Entonces cuando se combinan sodio e hidrógeno, sus masas deben siempre estar en la relación
de míNa) _ 46g _ 23
Cua
m(H,) 28 1
LEY VOLUMÉTRICA : Solo aplicable para sustancias gaseosas
| Fue propuesto por Gay mic: (1808).
Alas mismas condiciones de presión y temperatura existe una relación constante y definida de números
¡ enter ros sencillos, entre los volúmenes de las sustancias gaseosas que intervienen e enuna a reacción química. |
Ma + 3H — 2NHap
Relación. Lo LEN 3mol | 2mol |
3 ñ l
| - _ de mol | E As dl AAA dl
Relación | 1V av | 2v |
de volumen
hi 2, . Li] | Ejemplo | 1L 3L 2L |
La relación constante y definida.
156
CAPÍTULO XVII Compendio Académico
CONTRACCIÓN VOLUMÉTRICA (CV): Generalmente el volumen de los reactantes es mayor que el
volumen de los productos, es decir hay contracción de volumen.
pi Ejemplo: 280, (y + 10 + 2805
oy - Va E Vo! ad
”v |
a Lew 3 Va = Ay Vp an Dv Mov 3v-2vw sj 1
3v 3
EFICIENCIA O PORCENTAJE DE RENDIMIENTO DE UNA REACCIÓN QUÍMICA (R)
Es la comparación porcentual entre la cantidad real o práctica y la cantidad teórica obtenido
de un producto determinado.
A
7
Cantidad teórica
Cantidad real, 99. Rendimiento real ¿(0
Rendimiento teórico |
A PP o A o Á %
a —
La cantidad real o rendimiento real se conoce experimentalmente y ésta es menor que la
cantidad teórica que se halla en base a la ecuación química, o sea por estequiometria, el
rendimiento teórico es la máxima cantidad obtenida de un cierto producto cuando el 100% del
reactivo limitante se ha transformado.
Ejemplo 1
Un alambre de hierro puro de 2,8 gramo se
oxida al serexpuesto al medio ambiente, según
la siguiente reacción.
Fei, Oy 7? FeOy
Calcule las masas del óxido formado y del
oxigeno (0,)
Dato: P.A. Fe=56, O=32
Resolución
Datos:
mp, = 2,8 g
my, =?(M,, = 32 g/mol)
Mpejo, 7? Mozo, = 160 g/mol
Calculo de la masa del Fe, O,
Por ley de proporciones definidas
4Fe + 30, $ 2Fe,0,
[ |
4x56 p __ 2A160g)
288 ___— M0;
- 28812: 1608) _y
Fey O
+ Calculo de la masa del O,
Por ley de conservación de la masa
Mp, + Mo, Moo,
1 |
2,88 +my, =48
: mo, =1,28
Ejemplo 2
En un reactor de 5 litro se coloca 3,2 moles de
N, y 6,6 moles de O, a 400"C, produciéndose la
siguiente reacción!
Nao + Os > NO sy
Identifique el reactivo limitante y excedente y
calcule el rendimiento de la reacción si en el
proceso se obtiene 5,6 moles del producto.
157
Lumbreras Editores
Resolución
nx, = 3.2 moles
reactantes
1, = 6.6 a
Ms; . = 5.6 moles| prod ucto
Nu, + 20, 2N040
1 mol 2 mol 2 mol
datos: 3,2 mol 6.6 moles 5,6 moles
Imasa real)
proporción: 3.2 mol 6,4 moles 6,4 mol
masa teórica)
reactivo limitante: N,
reactivo excedente O,
entonces:
Calculo del porcentaje de rendimiento.
a (real)
%R=—% x 100%
Nyo, teórica)
v%% Rp = 26 moles 100% =87.5%
6.4 moles
l. Calcule la masa necesaria de C¿H,¿OH,
para que la combustión completa de la
misma. genere 48,2 mg de CO,.
A) 92.2 mg B) 66,4 mg C)70,4 mg
D) 83,2 me E) 78.6 mg
2. El óxido de magnesio se obtiene
calentando el carbonato de magnesio.
Debido a su
temperaturas elevadas se usa como
resistencia a las
material refractario para revestir hornos
eléctricos.
MgCO, —MgO +00,
Si en el proceso se obtiene 289 g de MgO,
calcule la masa de MgCO, al 74%de
pureza.
A) 828,358 B)710,43g C)520,80 g
D) 688.68 g E) 703.78 g
158
PROBLEMAS
3, El magnesio es un metal muy reactivo, en
contacto con el aire se oxida según
Mg, + Ox, MgO,,,
Si se consume 0,6 g de magnesio,
determine la masa del óxido producido.
P.A.: Mg=24 ; O=32
3098
D12g
B) 1,08 C)1.4g
E)1,8g
4. En un recipiente se tiene 250 mL de agua,
el cual reacciona con 20 g de potasio según
K., + H¿05, — KOH,,,, + H
Determine el porcentaje de la solución
My!
formada.
Dato: PA. K=39, O=16
A) 11.42%
D) 12,28%
C) 10.66%
E) 14,52%
B) 13,08%
CAPÍTULO XVII
5, El hidrógeno es un gas incoloro. inodoro'e
insípido, se obtiene en grandes cantidades
haciendo pasar vapor de agua a través de
carbón al rojo. También se utiliza en la
hidrogenación de alquenos y alquinos.
Dados los siguientes procesos.
LC, + HO, 20€ 20, +H,
nl
R=80%
IL Hu, +C Hu, 2 CH, R=65% al
Determine la masa de etano. C,H,. que se
obtiene por hidrogenación. siel hidrógeno
utilizado se obtiene en el primer proceso
al reaccionar 19.2, gramos de carbono con
28,9 gramos de agua.
A) 18,32 g
D) 24.62 g
B)14.63g — C)21.45g
E) 12,48 g
El monóxido de carbono. CO. es un gas
incoloro, inodoro y muy tóxico, se emplea
en metalurgia como reductor de óxidos
metálicos a temperaturas elevadas.
Calcule la masa de monóxido de carbono
para obtener 308 kg de hierro según la
siguiente reacción:
Fe/0, +00 — Fe + CO,
A) 264 kg
D) 228 kg
B) 328 kg C) 308 kg
E) 231 kg
Durante la fermentación de la glucosa se
forman alcohol etílico y dióxido de
carbono.
C¿A,,0, —C,H,OH + CO,
A partir de 682 g de glucosa, calcule el
volumen de alcohol producido si su
densidad es 0,79 g/mL.
A) 386.8 ML B) 438.7 mL
D) 440.8 mL
0) 441.2 mL
E) 398.6 mL
8.
Compendio Académico
El carburo de calcio, C.Ca, es un
importante producto industrial que se
«obtiene en el horno eléctrico a 3000"C
según la siguiente reacción:
Ca0+C —+C,Ca +00
A partir de 312 kg de CaO al 78% de
pureza. calcule la masa de C,Ca si el
rendimiento es de 84%
Dato: P.A. Ca=40, C=12, O=16
A) 228.45 kg
C) 243.36 kg
D) 288,38 kg
B) 233,62 kg
E) 278,12 kg
El plomo es un elemento tóxico y
venenoso, se emplea en los acumuladores,
en el tetraetilo de plomo y se obtiene a
partir de la galena, PbS.. Determine la
masa plomo obtenido a partir 680 gramos
de galena al 84%, según.
L PbS+ O, +PbO +50, %R=85%
IL Pbo+C —+Pb+C0 %R=90%
Dato: P.A.=207, S=32, C=12, Pb=207
A) 378.46 g B) 442,728
D) 420.51 g
C) 494,728
E) 388.20 g
El óxido nitroso, N¿O, conocido como gas
hilarante. es un gas incoloro, de olor
agradable y sabor dulce: se emplea como
anestésico en operaciones menores, Este
compuesto se obtiene por descomposición
del nitrato de amonio a 185'C según
NH,NO, “2% NO, +H,O,,
Al calentar 500 gramos de una muestra de
NH,NO, al 96%, determine el porcentaje
en volumen de N,O en la mezcla
resaltante.
A) 48.36% —B)52.39% 0) 39,44%
D) 66.66% E) 33,33%
159
Lumbreras Editores
12
13,
1.
160
de
obtenido a 27'C y 580 mmHg a partir de. |
15,76 g de carburo de aluminio y 'a1
Determine el volumen metano
suficiente agua
Al,C, + H,0 > CH, + Al (OH),
Si el rendimiento fue del 64%
15.
AJ6,27L B)6,78L
D) 6,25 L
C) 6,17 L
E) 6,09 L
En un recipiente se tiene una mezcla de
CH, y C5H,
volumétrica de l a 3 respectivamente. Si
en una proporción
para su combustión completa se consume
140 litros de oxigeno, determine el
volumen del C,H,,
C)27 L
E) 28 L
A) 23 L B) 22 L
D) 24 L
En un reactor con émbolo móvil se inyecta
85 mL de N, y 700 mL de aire y se
establece la siguiente reacción
Nu + Ojo + NO zo)
Determine el porcentaje de NO, en la
mezcla final, considere que el proceso se
realizó a presión y temperatura constante.
- 20%V de O,
PS: os V de N,
BE
A) 18,52% B) 22,08%
D) 17,74%
C) 21,23%
E) 19,58%
El óxido férrico, Fe,O,. se obtiene por
tostación de la pirita, FeS,, según
FeS, + O, — Fe,D, + SO,
Determine la masa del Fe,0O, al procesar
428 kg de pirita al 84% de pureza,, si el
rendimiento de la reacción es de 72%.
- A) 242,28 kg
Dato! Fe=56, 0-16, S=32
B) 206,78 kg
(C) 198,67 kg
D) 172,57 kg E) 148,54 kg
A partir de las siguiente reacción
Cu0 + H, + Cu + H,0
Determine la masa de cobre al hacer
reaccionar 189 g de Cub al 72%, con
exceso de hidrógeno.
Dato: P.A. (Cu) = 63,5 uma
A) 78.63 g
D) 98,4 g
B) 122.6 g C) 103,6 g
E) 108,7 g
El propano C¿H,, es un componente del
gas doméstico y por combustión completa
produce dióxido de carbono y agua.
C¿H,+0, —>C0, + H,0
Calcule el volumen de aire consumido
para producir 369 litros de dióxido de
carbono a la misma presión y
temperatura.
o JO 20% V
Datos: aire N, = 80%V
A)2984L B)3114L C) 3075 L
D) 2647 L E) 3275 L
El cloro, Cl, se usa para esterilizarel agua
potable y de las piscinas, también para la
fabricación de colorantes, drogas y
desinfectantes. Si se obtiene 420 litros de
Cl a condiciones normales, calcule la
masa de cloruro de hidrógeno utilizado,
según el siguiente proceso.
HCI+ 0, — Cl, +H,0
A) 1.308 kg B) 1,482 kg
D) 1,420 kg
C) 1,369 kg
E) 1,342 kg
CAPÍTULO XVII
19.
20.
El nitrito de sodio, NaNO,, se emplea para
fabricar colorantes. drogas, asi como para.
conserva carnes, y se obtiene según la
siguiente reacción.
NaNOQ, + Pb —+ NaNO, + PbO
51 190 g de NaNO, reacciona con 450 g de
plomo, determine la masa de NaNO,
producido.
Dato: P.A. Na=23, Pb=207, 0=16
A) 150 g
D) 168 g
B) 1548 0) 144 g
E) 148 g
El bisulfito de calcio, CalHSO,),, se
emplea extensamente en la fabricación de
pasta de papel, debido a que disuelve la
hienina que se encuentra en la madera.
Para obtener el bisulfito de calcio se hace
reaccionar anhidrido sulfuroso y hidróxido
de calcio según
SO sg + CalOD ar, + Cal HSO.),
Determine el volumen de SO, a
condiciones normales que se consume al
reaccionar con 3,2 litros de solución de
Ca(OH), 1.2 molar.
PA. Ca=40; H=1; 0=16
B) 172 L C) 196 L
E) 208 L
A) 167 L
D) 224 L
En un reactor se inyecta 50 mL de una
mezcla de CH, y C¿H, a 27C y 4
atmósferas de presión, si combustionan
185 ml de O,
obteniéndose una mezcla gaseosa de 115
completamente con
mL. Determine el porcentaje de C¿H, en
la mezcla inicial.
C) 38%
E) 20%
A) 42% B) 40%
DJ 35%
21.
incoloro, que arde con
22,
23.
Compendio Académico
El acetileno, C,H, es un gas tóxico e
llama muy
luminosa, intensamente caliente cuya
temperatura llega a 3500'C y se emplea
para soldar y cortar metales. Para
obtener 82 litros de acetileno a 27'C y 20
atmósferas de presión. determine la masa
de Cal, si el rendimiento del proceso es
de 68%.
C,Ca + H,0 — Ca(OH), + C,H,
A) 7,250 kg B) 6,728 kg
D) 8,828 kg
C) 7,672 kg
E) 6,275 kg
Se hace reaccionar 35L de Oxigeno (0)
medidos a 2 atm. y 227'C con suficiente
cantidad de NH,. ¿Qué presión ejerce el
NO, producido en un recipiente de 50L a
127'C según:
NH yg + Oo? NO ¿e + HO 1
C) 0,81 atm
E) 0.69 atm
A)0.75 atm B) 0,64 atm
D) 0,72 atm
El amoniaco, NH, es una sustancia muy
utilizado en la fabricación de colorantes y
fertilizantes sintéticos, se obtiene según el
proceso haber.
Nao + 3H > 2NH, + 22,08 kcal
Calcule la cantidad de energía liberada
para obtener 480 litros de NH, a
condicione normales.
A) 312,58 kcal
B) 208,46 kcal
C) 318,96 kcal
D) 236,57 kcal
E) 242,28 kcal
161
Lumbreras Editores
24,
26.
27.
162
En un quemador se inyecta 320 litros de
C,H, y 8,4 litros de O, según la siguiente
reacción
CHsg + Om 2 CO y + H¿0 tl
Calcule el volumen de la mezcla
resultante.
A) 9.8 L B) 8.6 L 0)10L
D)9,6 L E)8.9 L
En un reactor se coloca 26 litros de CH, y
17 litros de H,O a 227 C y 2,4 atmósferas
de presión según la reacción.
CHug + HO 4,7 + Hi + CO 4
Determine el volumen de los productos a
177'C y 3.2 atmósfera de presión.
A) 58,224 L B) 48.775 L
D) 36.896 L
C) 45,90 L
E) 27.682 L
La
hidrocarburo de fórmula C,H,,.. a 250
tiene una contracción volumétrica igual a
combustión completa de un
> Determine la fórmula del
hidrocarburo.
AC H, B)C,H, C)C Ha
DCHA, E) C¿H,
Mediante la sintesis de Haber — Bosch se
obtiene amoniaco, NH,. el cual es recogido
a través de agua en un recipiente de 82
litros; si la mezcla gaseosa tiene una
presión de 757 mmHg a 25'C. determine
el volumen de hidrógeno utilizado a
condiciones normales.
P"=27 mmHg
D) 128,32 L
A) 112.24L B)108.16L ()13122L
E) 148,28 L
Se tiene 820 gramos de una solución de
HNO, al cual se añade un pedazo de
hierro y se produce la siguiente reacción.
HNO, + Fe —+ H, + Fe(NO ),
Si en el proceso se obtiene 43,73 litros de
hidrógeno a condiciones normales,
determine el porcentaje de la solución
ácida.
P.A. N=14, 0=16, Fe=56
A) 30%
D) 28%
B) 27% 0) 34%
E) 32%
El propano C¿H, es un gas combustible
muy utilizado en nuestros hogares, su
combustión completa produce dióxido de
carbono. CO,. Sienel proceso se consume
400 litros de aire, determine el volumen
de CO, producido con un rendimiento de
18%.
Datos: [20%V de O,
180% V de N,
A)5142L B)48,29L
D) 32.98 L
€) 42,46 L
E) 37.44 L
En un reactor quimico se inyecta 480 mL
de O, y 990 mL de H, produciendose la
siguiente reacción.
His + Op + HO.
Determine el porcentaje en volumen del
vapor producido en el reactor.
A) 84.28% B) 96,96%
D) 86,28%
C) 92.26%
E) 79,80%
Peso Equivalente e
AA A
CAPÍTULO XVIII
Objetivos
Al finalizar el presente capitulo, el lector estará en la capacidad de:
[8] Establecer el peso equivalente de elementos, iones y compuestos químicos.
[e] Determinar el número de equivalentes gramos contenidos en cierta muestra química.
[8] Aplicar la ley de equivalentes químicos en cálculos basados en reacciones químicas completas.
Introducción
En el capitulo de estequiometría mencionamos e ilustramos con ejemplos la Ley de Richter y Wenzel, ésta en
el fondo es una aplicación de la ley de equivalentes químicos. Justamente fue Richter, en 1792 quien publicó una
tabla de pesos equivalentes de acidos y bases. En la química moderna es muy importante el concepto de peso
equivalente y número de equivalentes gramos, en cálculos basados en reacciones químicas completas.
CONCEPTO
El peso equivalente es un peso de combinación quimica de un elemento o compuesto. Se
define como aquella cantidad de sustancia que se combina o desplaza con una parte en masa de
hidrógeno. 8 partes en masa de oxigeno o 35,5 partes en masa de cloro.
Ejemplos:
VAL=40 M=33
P.Am27 M=11
2 Ca + 0, —=2 Ca0 2 Al + 3Cl, —2 AlC,
80g — 32g | 548 — 2138 | _ ]
=Po =2 xa=Peq (AD=9 2. p» Peg (Ca)=20 y 255 | q
Observación:
El peso equivalente es adimensional (sin unidades).
El peso equivalente es una propiedad intensiva de la materia, es decir no depende de la cantidad
de sustancia.
163
Lumbreras Editores
Reglas para determinar el Peso Equivalente
A. Para un elemento químico (E): Su valor depende del peso atómico (PA) y valencia.
P.A.*es dato
valencia : es dato indirecto, generalmente
Ejemplo: Sean Ca, CuO y Cu,O, Fe”, calcular el Peq de cada elemento.
Resolución: mn calcula para cada átomo y para el calcio es
Peq (Ca) = dz = 20
6 e Pe = =
' =d
G
q(0)=16/2=8 y a o
0 DA IES CuzO 4 Peg(Cw)=63,5/1=63,5 Fe |
Peq(Fe)=56/2=28
B. Para un compuesto químico: Su valor depende del peso molecular ( M) y B.
M| q es un parámetro numérico que
Peq==' Donde “0 depende de cada especie química
que participa en una reacción especifica
En caso que no participe en una reacción redox, se calcula asi:
[_— Compuesto. ValordeÓ(Porunidad fórmula)
Mi o Ácido o 0 = Número de “H” ionizables E
| Hidróxido | 8 = Número de “OH” ¡onizables
| - _ Óxido y Sal - A 0 - - e - | Carga total del ca catión o anión |
_ Pe d a Ma
365065 |
1 ee 8
| H,SO, Nro. H'=2
49 |
| Ácido IA A - |
| HCOOH B=Nmo.Hi=1 6
| Po .
| ¡| EH,COOH | B=Nro. H"=1 q =6060
164
CAPÍTULO XVIII Compendio Académico
FINA 74
Base Cal0H, Nro. OH”=: po
o | - - — - 2 mar] + - + - 8 _— Í
Hodróxido. . AKOH) | Nro. OH7"=3 | q 26
Óxido... Mgror? 020/2200
Na "Cr 9=1 | 58,5/1=58,5
Sal a a cli |
AL (SOY, | O=2(+3)=6 342/6=57
+ E. ii
El peso equivalente de compuestos iónicos se puede hallar también sumando el peso equivalente del catión y del
anión. asi
Ca'*(OH),! — Peg = Peg(Ca*”) + PeqlOH”)
=8 41 20417 =37
201
AL 80 )5* — Peg = PegíAl””)+Peq(sO;”)
<= 7 4% _9448=57
2
C. Para un agente Oxidante o Reductor. Que puede ser compuesto o elemento químico, en
forma molecular o iónica, se calcula asi:
o|
z|
|
¡Peq = | Donde O =4 e” ganados o perdidos por unidad fórmula
Ejemplo: Calcule el Peq del agente reductor y del agente oxidante en la siguiente reacción
NH, + CuO + N,+Cu+ H,0
Resolución
o seoxida (36)
yo:
(+3)
NH, + 1060 1N, + Cu +H,0
2
so rcduce 420
* Reductor: NH, —+ Peq= = = 5,67 * Oxidante: CuO —+ Peq= E =39.75
165
Lumbreras Editores
Equivalente Gramo o Equivalente (Eq — g)
« — Enreacción redox. es la masa en gradas de una Pagrencia oxidante o reductora que gana o
pierde 6.022.10* electrones.
+ Esel peso equivalente expresado en gramos
1 Eq-g= Peg gramo!
o
A A A a
Ejemplo: 1Eq- g(0,)=88 |
2Eq-g(0.)= 16 g
8 = ImEq-g(0,) = 2 0.008 g
— mu PP, a
L
Número de Equivalente Gramo (4 Eq — q)
Es el múltiplo ó submúltiplo de 1Eq — g. que
está presente en una muestra quimica cuya
masa €s w gramos, se halla as =
q —
[ERa= o
Ley de Equivalente Químicos
En una reacción química se cumple que las
sustancias puras reaccionan y se forman con
igual número de equivalentes gramos.
Sea la reacción general, en forma literal
aA +bB =cC+dD
Afirmaremos
HEq-e(A) = HEq-g(B) = HEg-8(C) = HEq-e(D)
| Wa Wo Wo _- Wo |
EN Ped Peac Peg, |
in
Ejemplo:
¿Qué peso de hidróxido de calcio se combina
con 19,6 g de ácido fosfórico?. además. calcule
el peso de fosfato de calcio producido.
CalOH), + H¿PO, -—+ Ca,(PO ), + H,O
—y—
sal
166
¡1 Eq- g(H,) = lg 5Eq-g(H.)=5g 1m Eqg-g (H.) =0,005 g
Resolución:
CalOH), —+ Peq = a ==
98
H,PO, — ea = 32.67
310 _ Ca; (PO), — Peq= “e =5L.67
Por ley de equivalentes quimicos planteamos:
o Weno, Wi PO, = Wa
Peg(Ca(OH),) — PeqíH, PO sl Peg
sn!
WCa(OH), 19.68 _ W,
37 32.67 51.67
= Wenom,= 22.28 Won
Se observa que cuando se aplica esta Ley no es
necesario que la ecuación esté balanceando
CAPÍTULO XVIII Compendio Académico
PS
Suponiendo que 7 g de un cloruro de un
elemento por acción de un ácido. forman 5
gramos del sulfuro de dicho elemento
determine el peso equivalente de dicho
compuesto,
B) 32.75 0) 24,42
E) 65.50
A) 75.32
D) 18,36
Determine el estado de oxidación del
hierro. en el compuesto Fe(OH), sabiendo
que en 450 gramos del compuesto existen
10 Eq-q del compuesto.
AJ3
D) 1
02
E) 5
B) 3/4
Indique verdadero (V) o falso (F), según
corresponda.
+ La ley de equivalentes se aplica en
reacciones incompletas.
: — Enla reacción: A+B-C
se cumple que: PECA)+PE(B)=PE(C)
La ley de Dulong y Petit
P.A(E)xC¿= 6.3 callgx"C
se cumple para elementos metálicos y no
metálicos.
A) FFF
D) VVV
B) FVV C) FVF
E) FFV
S1 27.92 g de un elemento se combina con
6.022.10% átomos de cloro, si el calor
especifico del 0,112.
determine el peso atómico exacto del
elemento,
elemento es
0) 63.54
E) 55,84
A) 52.13
D) 53,92
B) 58,92
=h 2. ue 7"-
Se Cierta cantidad de un metal, que actúa
con un estado de oxidación igual a 2,
forma 36 gramos de óxido. la misma
cantidad, al actuar con estado de
oxidación. 3 forma 40 gramos deóxido,
determine el peso atómico del metal,
Al5S8 B) 55 C148
Dr 56 E) 52
Indique verdadero 0 falso. según
corresponda, respecto a los pesos
equivalentes,
+ El peso equivalente se determina a
partir de las masas de combinación de
la sustancias.
+ De acuerdo al sentido de la reacción.
el peso equivalente de un elemento lo
sustancia) varia,
* El peso equivalente de un elemento
puede tener un determinado valor,
inclusive un valor fraccionario.
A) VVV
D) VVF
B) FVF CI VFV
E) FFV
En el proceso redox
HNO, + H,5= NO+H,0+S
Determine la suma de pesos equivalentes
del reductor y oxidante.
B) 42 C) 28
E) 18
AJ 38
D) 52
Cierto óxido de la forma AO,. ocupa un
volumen de 28 L a condiciones normales.
cuando su masa es de 55 gi determine el
calor especifico del elemento A.
A) 0,252
D) 0.581
B) 0,212 () 0,525
E) 0.341
167
Lumbreras Editores
9.
1.
12.
168
Indique el número de proposiciones
incorrectas, a partir de las siguientes
proposiciones respecto al peso equivalente
de una sustancia química.
+ Reacciona con 8 partes en masa de
oxigeno.
+ Se combina con 71 partes de cloro
* Involucra la transferencia de 1 mol de
electrones.
+ Es 49 g para el H,PO,, cuando actúa
como un acido diprótico.
A 4
D) 2
B)3 010
E) 1
Si una mol de un compuesto con la
fórmula X,0, la parte en masa del oxigeno
es 30%, determine el peso atómico de X.
C) 112
E) 56
A) 31 B) 48
D) 52
La fórmula molecular de un cloruro
gaseoso es XCL,, si el equivalente gramo
de X es 9 g, determine el peso molecular
del cloruro.
A) 129,50 B)137,50 C) 123,50
D) 146,50 E) 133,50
Indique verdadero Oo falso según
corresponda respecto a los pesos
equivalentes.
* El HCOOH podrá presentar dos
valores de peso equivalente.
e El ácido fosforoso, H,PO, presenta
tres valores de peso equivalente.
« Enla reacción:
K,Cr,O, + Cr*, el valor de 0 para el
Cr" es 3.
C)IVFV
E) VVV
A) FFV B) VVF
D) FVV
13. Dos óxidos de un elemento tienen un
14.
15.
19,87% y 88,81% de dicho elemento
respectivamente, si uno de los óxidos
contiene igual número de átomos de
ambos elementos, sabiendo que en este
óxido el elemento actúa con su mayor
estado de oxidación. indique
respuesta las fórmulas de sus respectivos
como
hidruros.
A) HE; HE
B) HE; H,E
C) HE; H,E
D) H,E; H,E
E) HE: H,E
Se tiene 21,9 g de un cierto ácido
hidrácido, que se combina exactamente
con 0,3 at-g de un elemento metálico
divalente determine el peso equivalente
del elemento no metálico que forma parte
del ácido hidrácido.
C) 35,50
E) 45,6
A) 20.0
D) 15,30
B) 36,50
El compuesto A,Cr,O, tiene una parte en
masa de oxigeno igual a 27%, determine el
peso equivalente del compuesto.
B)74 C) 296
E) 180
A) 148
D) 92
En la reacción se consumen 245 g de
H,PO, según
H,PO,+KOH — K,HPO+H,
¿Cuántos equivalentes gramos del acido se
han consumido?
M(H,PO ) = 98 uma
A) 5
D 6
B3 02
E) 4
CAPÍTULO XVIII
17.
18.
19.
20.
cantidad de
miliequivalentes-gramo de magnesio,
Determine la
necesarios para desplazar 4.48 L de
hidrógeno gaseoso, por
desplazamiento de agua a 27'C. y 745
recogidos
mmHg en la siguiente reacción, donde se
ha usado ácido clorhídrico diluido.
Mg + HCl — MgCl, + H,
Dato: Pvy y 8 27'C=25 mmHg.
A) 852 B) 458
D) 150
0) 345
E) 256
Si 148 g de una mezcla formado por Ca y
Meg reacciona con un ácido fuerte y en
total se desprenden 100,8 L de gas H, a
condiciones normales.
composición del magnesio?
¿Cuál es la
P.A. (Mg=24 — Ca=40)
AJ15% B)52% C) 40%
D) 28 % E) 32,4%
Determine el peso equivalente de un
elemento metálico, sabiendo que 196,2 g
de dicho
exactamente con 3 mol- y de ácido
sulfúrico.
elemento se combina
A) 18,0
D) 32,7
B) 14,8 C) 27,4
E) 29,2
El calor especifico de un metal es
0,05 cal/g"C, forma un hidruro que tiene
una parte en masa de hidrógeno de 2,4%,
determine la atomicidad del hidruro y su
masa molar.
03; 142
E) 4; 142
AJ3;122 B)5;122
D) 45125
Compendio Académico
21. Se tiene 15,8 g de permanganato de
23.
24,
: potasio (KMHnO ), determine la cantidad
de equivalentes gramo con que participa,
tanto como agente oxidante, en medio
ácido y en medio alcalino moderado
respectivamente,
P.A. (uma): K=39, Mn=55.
A)1,5:0,9 B)0.7;0,4
DO0,2:056
C)1.3;0,8
E)0.5;0,3
Las valencias de un metal son 1 y 2,
determine los pesos equivalentes.
sabiendo que el porcentaje de oxigeno en
uno de los óxidos, es los 5/9 del porcentaje
del otro.
A)27:18 B)123;50 C)36;24
D) 48; 24 E) 64, 32
Determine la suma de los pesos
equivalentes del agente oxidante y
reductor en la siguiente reacción.
Ag,AsO, + Zn + H,S0, —
AsH,+Ag+Zn50, + H,O
P.A. (uma): Ag=108, Zn=65. As=75
C) 94,25
E) 74,59
A) 90,38
D) 125,1
B) 127,4
En la formación de dos cloruros de un
elemento desconocido , el cloro interviene
con los siguiente porcentajes: 64,4% y
54,6%; determine las valencias con que
actúa dicho elemento.
A 1:3 BD2;4
D3:2
C0L:5
EJ1:52
169
Sistema Disperso po
7 E Me
CAPÍTULO XIX
twitter.com/calapenshko
Objetivos
Al finalizar el presente capitulo, el lector estara en la capacidad de:
Clasificar a los sistemas dispersos.
Identificar al soluto y solvente en una solución binaria.
Interpretar el valor de la solubilidad.
Expresar la concentración de una solución en diferentes unidades y conocer sus aplicaciones.
Realizar cálculos de dilución, mezcla y neutralización de soluciones. le]
[e
]
[e
]
(9)
[
9]
Introducción
La naturaleza está formada de diferentes dispersiones sólidas, líquidas y gaseosas. Por ejemplo el agua de
nuestros ríos. lagos y mar fademás del agua, contienen otras sustancias minerales). el petróleo, las bebidas
gosificadas, el aire, las pastas dentales. los empastes dentales, ete. pero las sustancias que la conforman se pueden
separar y formar nuevos sistemas dispersos que se utilizan en los diferentes procesos de la vida diaria y en procesos
industriales. A continuación analizamos a los sistemas dispersos.
CONCEPTO
Es aquel cuerpo material en donde uno o más componentes están contenidos (dispersos) en el
seno (interior) de otro componente. que recibe el nombre de fase dispersante (medio de dispersión):
los componentes que están dispersos se denominan fase dispersa o fase continua.
En los sistemas dispersos, el medio de dispersión puede ser sólido. liquido o gaseoso: de igual
manera. ocurre con la fase dispersa. De acuerdo al tamaño de las partículas dispersas. estos
sistemas se clasifican:
_ Sistema Disperso | Suspensión | Coloide 1 Solución |
1 Er 3 |
mo ae | d>10 A 10A<d<i0'Á | d<104
| particulas (d)
od sa 5 F lord _— + S A Per A -—]
Clasificación óptica Heterogénea Heterogénea Homogenea
170
CAPÍTULO XIX
¡== a =
E. ¡_ Sistema Disperso
ma EA
Respecto a las
particulas
Suspensión
l Suspensión 4
| Observable a simple |
vista o con medios
Compendio Académico
EA iin blés e con abia
¿medio óptico
(microscopio) | ópticos ópticos
o son ol observables
por instrumentos
Es una dispersión heterogénea, donde la sustancia dispersada, fácilmente se logra sedimentar, al
encontrarse en reposo,
Coloide
Es una dispersión heterogénea donde las partículas dispersas se encuentran en movimiento
continuo sin sedimentar. Presenta las siguientes propiedades: el efecto Tyndall y el movimiento
Browniano.
Tipos de coloides
“Medio _ ¡Fase
«dispersa dispersante o
_fase continua
A A + DL 2 A A A
Tipo de Coloide : ini
(Nombre común) - AS
A A al
en Sólidos
¡Líquido en Sólido
¿Gas en Sólido
Sólido en Liquido
Liquido en Liquido
| Gas en Liquido
¡Sólido en Gas
Liquido en Gas
Soluciones
¿Emulsión sólida
Espuma sólida
Gel
Sol sólido "Esmeralda, duraluminio
Queso, mantequilla,¡Esponja, caucho, piedra pómez
miii
|
: ds ¡Gelatina. pinturas, leche. mayonesa.
¡Emulsión | .
¡Espuma de afeitar. nata batida
Espuma |
“Aerosol líquido
Aerosol sólido ¡Humo, virus aéreos
Niebla, bruma. aerosoles. nubes.
Son mezclas homogéneas de dos o más sustancias. se llaman asi porque se encuentran
formando una sola fase. A las sustancias dispersas o disueltas (que generalmente se encuentran
en menor cantidad) se les denomina solutos (STO) y al medio dispersante se le conoce como
solvente (STE).
Ejemplo:
En el siguiente Erlenmeyer se tiene una muestra de agua de mar.
ste. H,0
— sto, NaCI,NaHCO Op, Ho...
171
Lumbreras Editores
En cada solución solo una sustancia es solvente, mientras que el soluto puede estar formado por
una o más sustancias, es decir:
F p
| Solución=STE+ STO +STOy STO ¿o;+... STO.
Muchisimas reacciones químicas o procesos quimicos se desarrollan en soluciones acuosas,
pero generalmente las sustancias que intervienen se encuentran formando soluciones binarias esto
ER:
ma = Isoluto + 1solvente
inaria
Donde: Solvente Determina el estado fisico
Soluto Determina nombre y concentración de la solución
CARACTERÍSTICAS DE UNA SOLUCIÓN
Homogeneidad
Las sustancias dispersas no se pueden observar debido a que sus particulas se hallan en forma
iónica o molecular, manteniendo su identidad química, además cualquier porción de una solución
tiene composición constante.
Composición Variable
Se pueden preparar soluciones con composiciones diferentes usando las mismas sustancias,
por lo cual poseen propiedades fisicas variables.
Separación por Medios Físicos
Por lo general, las sustancias pueden separarse por destilación, evaporación, extracción, etc.
Variación de la Temperatura
Cuando se agrega un soluto a un solvente puro, se forma la solución, la temperatura de la
solución podrá ser mayor o menor respecto al solvente puro.
Solución acuosa. Aquella solución cuyo solvente es el agua
Ejemplo: NaCl, + H¿0O,= NaCl...
PROCESO DE DISOLUCIÓN
Al producirse una dispersión, se realiza tres pasos'
Paso 1. Las interacciones que existian entre las partículas de la fase dispersa, se rompen,
produciendo una separación entre ellas interacción soluto— soluto (STO — STO).
Paso 2. Las interacciones que existen entre las partículas de la fase dispersante se rompen
parcialmente produciéndose una expansión entre interacción solvente — solvente (SVTE— SVTE).
Paso 3. Las interacciones entre soluto — solvente (STO — SVTE) se hacen más intensas, originando
una dispersión.
172
CAPÍTULO XIX Compendio Académico
Los pasos 1 y 2 son procesos endotérmicos para favorecer su dispersión, el paso 3 es
exotérmico, debido a la búsqueda de una sistema energético de mayor estabilidad (menor energía).
Al final, las dispersiones podrán ser endotérmicas 0 exotérmicas.
CLASIFICACIÓN DE LAS SOLUCIONES
1. Por su Estado Físico.
El estado fisico de la solución está determinado por el estado fisico del solvente.
__Solución | STE | Soluto | Ejemplo(STE+STOprincipaD | A A
| 3 S Sólido | Acero (Hierro + Carbono)
O 0 q |
L L 1 | .
0 : Liguido | Amalgama (Metal + Mercurio)
$ h PA J ES 7
A O de Hidrógeno (Platino + Hidrógeno) | els io A Ss -|
L L |
1 1 Sólido * Salmuera (Agua + Cloruro de Sodio)
Q Q | O A
U U Liquido Vinagre (Agua + Ácido Acético)
I I LS —__
b D D | qascoñó Bebida gasificada (Agua + + Dióxido de
A O carbono)
G G cs :
A A Sólido (Aire + lodo)
S 8 us == < NN a
E E Liquido Aire Húmedo (Aire seco + Vapor de Agua) |
| O O i == DA |
| |
5 Ss | G , ) | k | aseoso Aire seco (N, + 0, + CD, +0...
2, Por la conductividad eléctrica
A. Soluciones lónicas
El soluto se halla disociado en partes iónicas debido al proceso de solvatación: son
conductoras de la corriente eléctrica.
Ejemplo: NaCl,,,, CalOW) a.) y HCL,
B. Soluciones Moleculares
El soluto no se ha disociado en jones, pero está disperso debido al proceso de solvatación:;
no son conductoras de la corriente eléctrica.
Ejemplo: C¿Hy¿Octey C:H¡0H¡,.) y CH¿COOH o)
173
Lumbreras Editores
3.
4.
Por su Entalpía de Disolución
Como se ha visto en el proceso de dispersión, en la formación de una solución puede haber
absorción o emisión de calor, de acuerdo a esto hay?
A. Soluciones Exotérmicas
Se produce cuando la interacción soluto-solvente. es más fuerte que la interacción
soluto- soluto y solvente -solvente. de tal forma que libera calor:
Bic
Ejemplo: H,SO ,,, ——» 2H"! + SO¡* AH... =-— 75,6 kJ/mol
Soluciones Endotérmicas
Ocurre cuando la interacción soluto- solvente. es menor que la interacción soluto- soluto
y solvente- solvente. De tal forma que la absorción de calor favorece la disolución:
Ejemplo: NaCl, =A, Nani Oka 21015+3.9 kJ/mol
Por la Cantidad de Soluto Disuelto
Para una gran cantidad de reacciones. es adecuado emplear reactivosen disolución, ya que
al estar dispersas las sustancias participantes interactúan de una manera eficaz. inclusive
pudiéndose controlar la rapidez de la reacción, variando la concentración de las soluciones. es
decir la cantidad de soluto disuelto.
Existen 4 tipos:
A.
B.
Solución Diluida: Es una solución con muy poca cantidad relativa de soluto.
Ejemplo: El agua oxigenada
Solución Concentrada: Es una disolución con una mayor cantidad relativa de soluto.
Ejemplo: El ácido muriático.
Solución Saturada: Es una disolución que no admite más soluto disuelto; si se agrega un
poco más de soluto, este no se disuelve, entonces la solución está en equilibrio con elexceso
de soluto precipitado.
Solución Sobresaturada: Es una disolución que contiene mayor cantidad de soluto, que
una solución saturada a la misma temperatura: pero alcanzado por acción de efectos
externos. Es un sistema inestable.
Observación: Esto se comprende mejor considerando la solubilidad.
Concentración de una solución
Indica la cantidad de sustancia disuelta (soluto) en una determinada cantidad de solvente o
solución. La cantidad de sustancia disuelta puede ser masa. volumen. mol o equivalente gramo.
En general L ? Concentración = y
174
cantidad de sóla |
cantidad de solvente: O > solución :
CAPÍTULO XIX Compendio Académico
Solubilidad (S¿;,, ]
Indica la cantidad máxima de soluto (en gramos) que se puede disolver en 100g de solvente
(generalmente el agua) a una determinada temperatura. En consecuencia indica la concentración
de una solución saturada.
ec Mm, de soluto (g).
5
Observación: La solubilidad se calcula
1008 de solvente *XPerimentalmente.
Variación de la solubilidad con respecto a la temperatura (gísto)/100g de H,0)
[o sto oo [ec | ara | enc |
A
| KI | | | 162 | 178.
| CaCL.6H,O 1306015 | 148805 n=. | e... |
KNO, | | 68 | 111 |
CURVAS DE SOLUBILIDAD
200 KI
180 ; | KxXOy
160 CaCla 141)
CaCl,.4H,0
3
=
E 120
z
= 100
= 80
E eur7
z NasSO
E 40 di
A
0 ba
0 106 20 30 40 50 60 0 $0
Vemperarura en grados centígrados
(tráfico que Hustra el efecto de la temperatura sobre las solubilidades de algunas sales. Algunas sales
existen como sustancias cristalinas sín hidratar, o como cristales bidratados. Las formas cristalinas del mismo
compuesto hidratadas y sin hidratar a menudo tienen solubilidades diferentes. debido a las diferentes fuerzas
totales de atracción en los sólidos. Las discontinuidades en las curvas de solubilidad para el CaCl, y NaSO, se
deben a Las transiciones entre formas cristalinas hidratadas y no hidratadas.
175
Lumbreras Editores
UNIDADES DE CONCENTRACIÓN
Unidades Físicas JNP
La cantidad de soluto, se expresa en masa 0 en volumen.
A. Porcentaje en Peso. (% W)
Indica la masa de soluto disuelto por cada 100g de solución.
0 W = STO 100% | Donde: Win Wero+Wr;
SOL )
Ejemplo: Solución de HNO, al 20% en peso. Significan: Por cada 100g de solución están
disueltos 20g de HNO,
B. Porcentaje en Volumen.(% V)
Indica el volumen de soluto, disuelto por cada 100mL de solución.
; |
% V= Y 100% | Donde: Vsol = Vero + Vsrg
SOL. ¡
Ejemplo: Solución de C,H,OH al 16% en volumen, Significa: Por cada 100 mL de solución
están disueltos 16 ml de C,H,OH.
Unidades Químicas
La cantidad de soluto se expresa en cantidad de mol ó cantidad de equivalente gramo.
A. Molaridad (WM)
Indica la cantidad de mol de soluto disuelto por cada litro de solución.
[M= 259 | Unidad: P2L = molar (M)
SO - L
Ejemplo: Solución de HCl 0,2M
Significa: Por cada litro de solución están disuelto 0,2 mol de HCl
B. Normalidad (N), Indica el número de equivalentes gramo de soluto disuelto por cada litro de
solución.
$ Eq- .
N = * Lg” E sror | Unidad: Eg-8 = normal (N
VeoL í L
A
Ejemplo: Solución de H,SO, 3N
Significa: Por cada litro de solución están disueltos 3Eq — de H,SO,
176
A todo el público en general:
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23 de Enero del 2021 09:29pm
Atentamente
CAPÍTULO XIX Compendio Académico
En muchas soluciones se cumple *
[N> Mx0 | 08 = (Depende del sTO).
Ejeraplo' Solución de CalOH), 1,5M <> GO de CalOH), 3N (8 ¿. om, = 2)
Solución de NaCl 2M <> solución de NaC1 2N (0 y, q. = 1)
C. Molalidad (m)
Indica el número de mol de soluto disuelto por cada kilogramo de solvente.
m = "sro Unidad: mol - molal (m)
W sr
Ejemplo: Solución de C¿H,,0, 3m
Significa: Por cada kg de agua están disuelto 3 mol de C¿H,,O,
APLICACIONES
Dilución de Soluciones
Proceso fisico que consiste en agregar una cantidad de solvente a una solución para disminuir la
concentración de esta; observándose que la cantidad de soluto no varia. Esto es:
o [ My, > MN, E
Aerow: * Msrot)
solución — solución
| concentrada — diluida
Mezcla de Soluciones
Proceso fisico que consiste en mezclar dos o más soluciones del mismo soluto, con diferentes
concentraciones, Para dos soluciones se cumple:
O PEO O se | M,V, + MyV, = A
Reacciones de Neutralización
Se produce cuando una solución ácida al reaccionar con una solución básica lo hacen en igual
número de equivalentes- gramo produciéndose la neutralización de ambas y originando la sal
respectiva.
Sea la reacción: Ácido + Base > sal + H, ¿0
as Etisao =* Ea Ear
Bo
Esta relación se aplica en:
Las Valoraciones o titulaciones: Para conocer la concentración de una solución desconocida, a partir
de una solución, de concentración conocida.
La Estequiometria de soluciones: por la ley de combinación, las sustancias reaccionan en igualdad
de equivalentes- gramo.
177
Lumbreras Editores
178
PROBLEMAS
NaOH de
desconocida. se
Se tiene (un litro de
concentración molar
neutralizan completamente con 1 litro de
HBr 0,2 N y 9.8 g de H,SO,. ¿Cuál es la
molaridad del hidróxido?
A) 0,25 M
D)0.15M
B) 0.32 M 010.4 M
E) 0.2M
Se mezcla una solución de ácido fosfórico
al 10% en agua (D=1,078 g/mL)! con una
solución 5.1 N del mismo ácido. en la
proporción de l a 2 en volumen. Calcule
la concentración normal de la mezcla
resultante.
Dato: P.A. P=31, O=16
C08N
E) 2,2 N
AJ5.6 N B)3N
DI3,4N
Se titula 6 gramos de vinagre con KOH
0,1 M se había agregado 40 mL de base
para alcanzar el punto de equivalencia.
¿Qué porcentaje en masa de esta muestra
de vinagre es ácido acético?
CH,COOH,, ,+KOH == CH,COOR,,.,+H,0
A) 12 B) 2
D) 16
014
E) 20
¿Cuál es la molalidad de etanol, C,H,O
en una solución preparada mezclando
100 mL de etanol (D=0.78 g/mL) con 316
mL de agua a 200?
Dato: P.A. (C=12;: O=16)
013.75 m
E) 476 m
A) 4,23 m
D) 5.43 m
B) 3,96 m
a
5. Sobre las disoluciones.
L — Lacomposición en cualquier punto de
ella es la misma.
Il. La fase dispersante necesariamente
tiene que ser una sustancia polar.
MI. Presentan una sola fase constituidos
por masa de un solvente.
Es (son) correcto(s)
A) I y HH
D) Solo ll
B) Solo HI C)IyHo
E) Solo 1
Respecto a las soluciones, indique lo
correcto,
A) El agua destilada es una solución
concentrada
B) De 20 mL de salmuera al 10% en peso
se toma 10 mL, luego la nueva
concentración es 5% en peso.
C) Nose pueden generar por reacción de
2 sustancias,
D) Al mezclar hidrógeno y oxigeno a
temperatura ambiente se forma un
solución acuosa.
E) Una solución de NaCl tendrá como
solvente único al agua.
Calcule el volumen de agua que se debe
agregar a cierta masa de BaCl,.2H,0 para
obtener 50 g de una solución de BaCl, al
12% en peso.
A) 43 mL
D) 58 mL
C) 47 mL
E) 50 mL
B) 55 mL
CAPÍTULO XIX
8. Enlas siguientes proposiciones complete
las oraciones.
Il, Aquellos sistemas disperso que sus
componentes se pueden separar por
filtración o decantación se llaman
IL o... s0n coloides en los cuales
un sólido esta disperso en otro
liquido.
Cuando en un sistema disperso el
tamaño de partícula es menor a 1nm.
11.
se denomina nc...
A) suspensión. sol, solución
B) emulsión. suspensión. coloide.
C) coloide. suspensión. emulsión
D) suspensión. gel. solución
E) suspensión. emulsión. solución
La solubilidad de los gases en agua se
m mol expresa en según
Soluto 100. NC
O.llatm) 17 12
Entonces a partir de 0,04 m' de solución
O, acuoso saturado a 10'C . al calentarla
hasta 40€, ¿Qué masa de O, se liberará de
la solución?
A) 6.4 y
D) 12.8 4
BM158 0132
E)9,2 8
10. ¿Qué molaridad deberia tener 300 mL de
solución de KMn0O, para que reaccione con
30.4 g de FeSO, en solución según la
ecuación?
5Fe + MnO, +8H" = 5Fe**+Mn""+4H,0
Dato:
P.A.: Mn=55. Fe=56, K=39, S=32
—D)0,12M
11.
12.
13,
14,
Compendio Académico
A) 0.20 M C)1M
E) 0,02 M
B) 0.04 M
Se mezclan dos soluciones cuyo soluto es
KCI s la primera solución es al 20% en
peso y la segunda al 40% en peso que
tiene una densidad de 1.2 gímL y
disponemos de 0,5 L. Determine el peso
de agua de la primera solución si la
solución resultante presenta un peso de
soluto de 400 y.
A) 6408
D) 260
B) 600 g C) 580 y
E) 160 g
Se tiene 800 e de una solución de soda
cáustica al 12,5% en peso. ¿Qué masa de
soluto se debe añadir para que la nueva
solución sea del 30% en peso?
A) 0.6 kg
D) 0.33 kg
B)250kg C)120kg
E) 500 kg
¿Cuál de las siguientes soluciones no
conduce la corriente eléctrica?
A) Agua potable
B) Suero comercial
C) Vinagre
D) Ácido muriático
E) Lejia
¿Cuánto gramos al 40% en peso de Na,CO,
se requiere para reaccionar con 50 mL de
ácido sulfúrico 1.51 M?
Na,CO, + H,S0, —+Na,S0, + CO, + H,O
A) 10
D) 15
B) 32 018
E) 20
179
Lumbreras Editores
15. En las siguientes proposiciones, indique
verdadero (V) o falso (F) .
l.. Un sistema disperso es la
combinación de dos o mas sustancia
puras.
IL. Son dispersiones! espuma, salmuera,
glucosa.
MIL. En una dispersión existe solo una
fase dispersante.
IV. El agua pesada es una dispersión
homogénea.
A)FFVF — B)FFFF C) VVFF
D) VFVF E) FVVF
ló. ¿Cuálles) de lo(s) siguientes sistemas
disperso son coloides?
L Neblina
Ill. Sangre
1. Gasolina
IV. Mylanta
A) Solo 1.- B)I=1 y 11 CHH y MI
D)I y IV E) I y Il
17. Señale verdadero (V) o falso (F) respecto a
los sistemadispersos.
() Los
afinidad a los lípidos.
coloide hidrofóbicos tienen
() Las particulas coloidales en reposo
sedimentan
() Los coloides hidrofilico se dispersan
en agua por presencia de agentes
emulsificantes.
A) FVF B) FFF C)IVEV
DI WVEF E) FFV
18. Al agregar zinc a 250 mL de una solución
de nitrato de plata (AgNO.) se separó 4 £
de plata metálica.
Determine la molaridad de la solución de
180
AgNO, si la reacción se efectúa con un
85% de eficiencia,
2) Dato P.A. Ag=108, N=14. Zn=65
A) 0,048M B)0,90 M
D) 0,185 M
0) 0,174 M
E) 0,017 M
19. Se tiene los siguientes datos sobre la
solubilidad de cierta sustancia
20 | 30 40 ] 70 | 30
0) a dd
2... lio io io 6016) 100mL H,O E: po
Si se tiene 43 g de ésta y se disuelven en
100 e de agua a 60'C y luego se deja
enfriar hasta 35", ¿cuántos gramos de esta
sustancia cristalizaran?
A) 18
D) 20
B)153 Cc) 12
E) 15
20. Indique cuál de las siguientes sustancia
no corresponde a la definición de solución.
A) agua oxigenada
B) amalgama
C) salmuera
D) formol
E) agua pesada
21. En 1430 de agua a 20U se disuelven
293 L de amomiaco (NH,) a una presión de
624 mmAg. la disolución resultante tiene
una densidad de 0.8 g/mL. Calcule la
concentración molar de la solución.
A5M
D) 3,5 M
B) 3,7 M C) 4,8 M
E) 4,2 M
CAPÍTULO XIX Compendio Académico
22. Sobre los factores que afectan la 26. Con respecto al siguiente gráfico
solubilidad, indique lo correcto(s). mostrado.
IL. Solo depende de la temperatura, dl
IL. La presión de un gas ejercida sobre St(1000/100 p 4H,00
un liquido se relaciona en forma ll eccccmonancal
23,
inversa a la masa de gas disuelto.
Ill. A mayor afinidad de soluto — solvente
mayor es la solubilidad.
IV. Siempre aumenta con la temperatura
en los sólidos
A) UI —IV
B) Solo IV
C)I=U
D) 1-11
E) Solo HI
Un matraz contiene 50 mL de Ca(OH),
0,15 M. ¿Cuántos mililitros de Na,CO,
0,25 M se requieren para reaccionar
completamente con Ca(OH), en la reacción
siguiente?
Na,CO 4, HCALtO + CaCO. +2 Na0 Hs
24,
A) 35 B)42 C) 28
D) 30 E) 40
Señale lo que corresponde a las
soluciones.
A) Son sistemas monofásicos.
B) Presentan movimiento browniano.
C) Presenta el efecto Tyndall.
D) Es intermedia entre
coloides y suspensión.
E) En reposo las particulas dispersas
precipitan.
una mezcla
Se disuelve masas ¡iguales de
Na,SO,.5H,0 y H,O., ¿Qué molalidad tiene
la solución resultante?
Dato: P.A. (u.m.a): Na=23. S=32.
A) 2,2
D) 1,5
B) 1,8 C) 2,7
E) 2
AO
A 50C se tiene 7,2 kg de solución
saturada, ¿cuántos kilogramo de azúcar
cristalizará si se enfría hasta 10"C?
A) 0,8 B) 1,44 C) 0,5
D) 0,6 E) 0.9
27. Considerando que las siguientes
reacciones se efectúan en medio ácido, asi
L 50 mL de Na,Cr,O. reacciona
exactamente con 80 ml, de una
solución de NiSO,
ll, 100 mL de esta última solución
reaccionan exactamente con 125 mL
de solución KMnO, 0,5 M
A3)4,1Ny25N
B56Ny39N
C0)7.4Ny6,2N
D37Ny4,1N
E)7,4Ny3,1N
28. Se
volumen de alcohol etílico, C,H,OH si se
añade 300 g de agua a 20C la
concentración disminuye en 15%. ¿Cuáles
la masa de la solución inicial si su
tiene una disolución al 20% en
densidad es 0,78 gímL?
A) 1204 B) 92 g 01878
D) 788 E) 100 g
181
Lumbreras Editores
según las gráfica de solubilidad.
S(g,,, /1008H,0) K,SO
pa
NaCi
38 A
36
33
0 PC)
A
ñ
20 7
Ll. A 20"C la sal oxisal es mas soluble
que la sal haloidea.
IL. A 60€: 0.5 kg de solución de NaCl]
podrá disolver como máximo 171 de
soluto.
IM. Enfriando 200 g de solución de
K.SO, de 70'C hasta 20"C,
eristalizará 52 g de dicha sal.
C) FFF
E) FFV
A) FVF
D) VFF
B) VVF
Una
clorhídrico contiene 35,2% en masa de
HCl y su densidad es 1.175 g/mL. Calcule
el volumen en litros del ácido necesario
para prepara 3 L de una solución 2
normal?
Dato: P.A. (Cl=35,5)
solución concentrada de ácido
C) 1,05
E) 0,53
A) 1.70
D)1.13
B) 0,72
. Sabiendo que en una solución acuosa de
hidróxido de sodio su fracción molar es
0.1. ¿Qué porcentaje de soluto habrá en
50,5 g de dicha solución?
A) 32,6%
D) 39.6 %
B) 19,8% C) 21,5%
E) 27,5%
33.
34,
35.
29. Indique si es verdadero (V) o falso (F) 32 ¿Qué volumen en litros de agua destilada
| deberá agregarse a 500 mL de una
solución ácida de HNO al 80% en peso
euya densidad es 1,2 g/mL, para obtener
20% en peso del ácido?
A) 1.5 B) 1.7 Cc) 2.4
D) 2.2 E) 1,8
¿Cual es la normalidad de una solución
preparada disolmendo 16 g de BaCl, en
agua suficiente para obtener 450 mL de
solución?
Dato: P.A. (Ba=137 ; C]=35,5)
A) 0,42 N
D) 0,28 N
B) 0,39 N (010.25 N
E) 0,34 N
En 25 mL de H,PO, 0.6 N se adiciona
0,25 g de sodio donde ocurre la reacción
Na + H,PO, —Na,HPO, + H,
Indique lo que no corresponde.
A) Es una reacción redox
B) La sal
concentración 0.2 M
C) Se obtiene 112 mL de H,a UN
D) Se obtienen a lo mas 0.71 e de sal.
obtenida tiene una
E) Al final de la reacción. quedan 20 mg
de sodio
Si se mezcla 20 mL de H,PO, 5M con
60 mL del mismo ácido 3N, luego se
agrega 40 mL de agua. — Calcule la
concentración normal de la solución
resultante?
AJ6N BaN 011.33 N
D2N E)25N
Cinética Química
CAPÍTULO XX
Objetivos
Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
[e] Diferenciar la velocidad media y la velocidad instantánea de una reacción química.
[e] Describir los factores que afectan a la velocidad de reacción.
[le] interpretar la ley de velocidad.
Introducción
La materia está expuesta a diferentes cambios químicos denominados reacciones químicas, en nuestra vida
diaria, observamos que ciertas reacciones son rápidas como las reacciones de combustión, mientras que otras son
tentas como la oxidación de un clavo de hierro, pero como explicar esta diferencia. para esto será necesario
analizar ciertos factores que tienen influencia en la rapidez de una reacción química.
CONCEPTO
Es aquella parte de la quimica que estudia la velocidad o rapidez con la que ocurren las reacciones
quimicas. los factores y mecanismos que hacen que estas reacciones quimicas. se alteren.
Velocidad de Reacción (v)
Es una medida de la rapidez con la que se consume un reactante o se obtiene el producto. Asi, para
un intervalo de tiempo (At) dado. podemos expresar la velocidad media de la reacción como el Á
[] de cada sustancia en una reacción.
A [ ] []: concentración molar (molL)
py t : tiempo ls, min, h)
At Á se lee como variación
Ejemplo: Para la reacción. que inicia con [C,H,C1] = 0,1M
C,H,Cl+ HO, + €,H¿OH,. + HCl...
183
Lumbreras Editores
Se tiene las diferentes [ l, a medida que pasa el tiempo podemos calcular la velocidad media.
Velocidad media (v) =
AlcIHnal. » Mo
A At e
tla)
0.0
30.0)
100.0)
150.0
2000
400.0
400.0
300.0
800.0
Velocidad
C¡H,€1 (mm Med
ia (Ms)
0.1000 —— =19Xx10*
0.0905 ==
0.082 a ai MAZO
Ages T—]> 1,610?
0F4
WR 1,44 X 10
0.0671
rr ER
CAES
= 0110)
0.0448 = PA
TT 0.80 10 *
0.0468 A
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u.w0200—— 0-560x 10
(0,3
0.09
0.08
(M
i)
"0.06
gl
T
+
¡=, 0.04
0.03
0.02
0.07
0.05
Comentario: Para cada
intervalo de tiempo le
corresponde una
velocidad media.
La velocidad media está
disminuyendo a medida
que disminuye la
concentración del
reactante
Gráfica de la variación de [C,H, Cl]
Respecto al tiempo
0.01
A los 6008 tenemos
Velocidad instantánea =
184
Ú
Velocidad
Instantánea
ent <= 600
100 200 300 400 500 600 700 800 900
Tiempo 1
- (0,017 0,042) _
(800 - 400)
6.25. sM
5
CAPITULO XX Compendio Académico
l Velocidad de Reacción y su Estequiometría
Sea la reacción: aA + bB —= CC +dD, la relación de velocidades es
FACTORES QUE AFECTAN A LA VELOCIDAD DE REACCIÓN
1. La temperaturaa la cual se lleva a cabo la reacción: La rapidez de casi todas las reacciones
químicas aumenta conforme se eleva la temperatura. Cuando la temperatura aumenta,
también lo hace la velocidad de las partículas, éstos chocan con más fuerza (con mas energia)
y con mayor frecuencia, y esto hace que aumenta la velocidad de reacción.
Ejemplo -
2 e
2Ny0 51 E 4NOxy9+ 1099....V1 "Vis Va,
yo * aproximadamente SiCAT= 4100)
cae v, = 2v,
: SUE var
230 220 4NO o qr) + 104)
Regla general. Se puede decir que un aumento de la temperatura en 10'C duplica la velocidad
de reacción.
2. La naturaleza de los reactantes! La rapidez de la reacción depende de las propiedades
químicas de los reactantes.
Grado de reactividad: F, > 1,
3. El área superficial de los reactivos: Los reactantes finamente divididos presentan mayor
superficie de contacto y la velocidad de reacción aumenta.
3 > Pb) +21 7 PO 0... srt:
Prozo de
plomo > vi <Y,
ds
ze A Phi +03 (9 7 PhO y
Limadura
de plomo
4. —Lapresencia de un catalizador: Un catalizador es una sustancia que modifica la velocidad de
una reacción quimica sin sufrir ella misma un cambio permanente en el proceso. Los
catalizadores són muy comunes: casi todas las reacciones que ocurren en el organismo, la
atmósfera. los océanos o en quimica industrial son afectados por catalizadores.
185
Lumbreras Editores
Si aumentan la velocidad se denomina catalizador positivo.
S1 disminuye la velocidad se denomina catalizador negativo o inhibidor.
2KCIO (3) 9 2KC1¡.)+ 3021
se Y Silo v1< Va, entonces
2KCIO ye¿,+ MnOy — » 2KC1 2) +30 947) MnO,; Catalizador
Positivo
Catálisis homogénea, Proceso quimico en el cual, el catalizador y los reactantes están en la misma
fase.
NO
SOxy + Oso IS SO,
El NO,,, es el catalizador
5. Catálisis heterogénea. Proceso quimico en el cual, el catalizador y los reactantes están en
fases diferentes. comúnmente un catalizador sólido en contacto con reactivos gaseosos o con
reactivos en una solución liquida. por ejemplo:
A
2NO,., 2% 2N,,, +0 tel Dip q
El Auls) es el catalizador.
La concentración de los reactivos: Casi todas la reacciones quimicas avanzan con mas rapidez si
se aumentan la concentración de uno o más de los reactivos.
Ejemplo: La vela se consume lentamente en el aire. el cual contiene 20 por ciento de O... pero se
consume con rapidez en oxigeno puro.
Ley de acción de masa (L.A.M.) propuesto por Gulberg y Wagge
“La velocidad de reacción es proporcional a la concentración molar de los reactantes elevados a
exponentes experimentales, v. para reacciones lentas o elementales dichos exponentes coinciden
con los coeficientes estequiometricos”,
Sea la reacción:
ad + DB —cC+dD
reactante
La ley de velocidad es ¡ V=[lAJ*[B]* xe rson valores que se determinan experimentalmente. 3 p a
Donde:
x= orden de reacción respecto de A
y = orden de reacción respecto de B
x+ y = orden de reacción
k = constante especifica de velocidad de una reacción. depende de la temperatura (T),
Según Arrhenius:
: Ea | Ea = Energia de Activación
k=Ae Y R =8.314 J/molLK
o A = factor de frecuencia ó factor preexponencial
186
CAPÍTULO XX Compendio Académico
Ejemplos: Cada reacción tiene su respectiva ley de velocidad obtenido experimentalmente.
2N,0,,,, > 4NO;,, + 10 >) el Te UN, =k [N,O,] y ORDEN =1
1CHCly,, + 1Cl, ¿+ 10C1,,, + 1HCL 0 y kICHCL) [C1,'? E ORDEN=1.5
Higgs + Tios + 2H, bo v=k[H)[L) ORDEN=2
Mecanismo de reacción. Es el proceso por el cual se lleva a cabo una reacción química. es decir
describe con detalle el orden de rnptura y formación de los enlaces y los cambios de las posiciones
relativas de los átomos en el curso de la reacción. El mecanismo de una reacción puede cambiar
conforme se modifica la temperatura.
Los siguientes datos corresponden a la
reacción del NO con Cl, para formar NOC]
a 295K
| Velocidad | |
| (mol Lxs) | (Cial, | 101 |
1X107% ¡0.05 [0.05 |
¡3x10”? '0.15 [0.05
9x107 0.05 [0.15
¿Cual es el orden total de la reacción?
A) 4 B)2 03
D)1 E) 0
Para la reacción en estado gaseoso
A+B =>C€
La velocidad de reacción esta dado por
V, =KlAJ[B]* si se reduce a 1/4 el volumen
ocupado por los gases reaccionantes.
Calcule la nueva velocidad de reacción en
función de la velocidad inicial.
AJ2V,
D) 32 V,
B) 16 V, 0164 V,
E) 8 V,
PROBLEMAS
3, Señale
A
verdadero O falso según
corresponda.
L— En una reacción de orden cero la
velocidad de reacción no depende de
la concentración de los reactantes,
ll. La molecularidad es el número de
moléculas de los reactivos de una
reacción elemental.
111. La etapa mas lenta del mecanismo de
una reacción química controla la
velocidad de reacción.
A) VVV
DIVVF
B) VFV C) FVF
E) FFV
En relación a la energia de activación
señale verdadero 0 falso según
corresponda.
Il. Es una magnitud positiva
Il. Depende de la naturaleza de la
reacción
III. Es independiente de la temperatura y
de la concentración.
A) FVF
D) FFV
B) VVV CO) VFV
E) VVF
187
Lumbreras Editores
de
7.
188
Se tiene la siguiente reacción quimid
elemental
25056 + Ost 250, gh
sia temperatura constante el volumen del
reactor disminuye a la mitad. ¿cómo
cambia la velocidad de reacción?
A) se incrementa en 7 veces la velocidad
inicial
aumenta en 4 veces la velocidad
inicial
se duplica
se reduce a la mitad
se triplica
B)
Cc)
D)
E)
velocidad promedio de
descomposición de N,O,
2N,0, — 4NO, +0,
Durante el intervalo de tiempo de t=6008
a t=1200 8. Utilice las siguientes datos.
Calcule la
i |
Tiempo | | Bmpo |
600 5
1200 s
[N¿Os)_
1,24x10* M
0,93x10* M
A) 3,8x10* M
5
gm
3
¿M
5
M
5
B) 5,21
0) 9,2107
D) 6,4x107
8 7x0 M
8
Se tienen las siguientes energias de
activación de algunas reacciones quimicas.
A TT A
_ Reacción LEE II mi | IV
| ma) 145 : 210 | 48 | 96
| AY HL
D) No se puede predecir
10,
' Vrxn
[CH,C. CHO] 0,1
¿Cuál será la más rápida?
B)1 Cn
E) IV
La úrea (NH,),CO, es el producto final del
metabolismo de las proteinas en los
animales. Su descomposición en medio
ácido es
(NH),CO,.) — NH ¡¿,., + HCO....,
a 60'C. 10 g de úrea se descompone en
2 horas, en que tiempo se descompone
40 g de úrea si: la temperatura se
incrementa a 100"C.
B) 60 min 0) 7,5 min
E) 45 min
A) 15 min
D) 30 min
En la reacción NO+ O, + NO,
se ha encontrado experimentalmente que
al duplicar la concentración de los
reactivos, la velocidad se hace ocho veces
mayor. pero si se duplica solo la
concentración de oxigeno la velocidad se
hace el doble. ¿Cuál es el orden total de la
reacción?
a) 4
D) 2
B)3 01
E) 0
La velocidad inicial de descomposición del
acetaldehíido, CH,CHO
CH,CHO —+CH,+CO
ha sido medido con diferentes
concentraciones. encontrándose los
siguientes resultados,
— ==
02 103 104
0,5 | 0,8 1,4
p
01 |
¿Cuál es el orden de la reacción?
AJO B) 1
D) 2
053
E) 4
CAPÍTULO XX Compendio Académico
WM. No estudia la cinética química. A) FVF B) FFV C) VVV
I. Velocidad de la reacción. —D)VFV E) FFV
ll. Mecanismos de una reacción quimica, aa
MI, Factores que modifican la velocidad 15. Se cree que la descomposición del ozono
12,
13.
M,
de reacción.
IV. Volumen de la reacción quimica.
A) IV B) H C)IyH
D» III E) l y IV
Ordene a las siguientes reacciones
quimicas según su velocidad de reacción
creciente.
L Fe + Du — FesOu
IL Ko +Ozp + KO.
IT. Zn, + Ojigs + ZnO.,
A) lM<H<I1
B) 1 = 11 <H
C)I<H <IM
D) HI <1I<H
E) HI <T1 <IMI
Señale verdadero o falso
corresponda,
Il. El gas doméstico. combustiona con
según
mayor rapidez que el kerosene.
II. Los catalizadores solo aumentan la
velocidad de reacción,
IT. El tamaño de las particulas influye en
la velocidad de reacción.
A) FVF B) FVV C) VFV
D) FFF E) VVV
Señaleverdadero o falso según
corresponda.
LL SOxo + Duo + Na > SO es una
reacción de catálisis homogénea
MM. CMA o + Hats + Pio + 0H: es una
reacción de catálisis homogénea.
ll. Los catalizadores modifican la
energia de activación.
16.
O,, en oxigeno diatómico O,, ocurre según
el siguiente mecanismo, en dos etapas.
Ox Osio + 0, (rápida)
Osio + Oigo + 20 y, lenta)
¿cuál es la expresión de velocidad de la
reacción?
A) V=k[0.]
B) V=k[0,J*O,J"
C) V=k10,]*[0,]
D) V=[0,]*
E) V=k[0,JlO]
La reacción
CO y NOxp —> CO $ NO
tiene el siguiente diagrama de energía
4 Ecol mebs
Avine de la ruteción
Señale la proposición incorrecta.
A) Los reactivos deben absorber 134 kJ
de energía para
complejo activado.
convertirse en
B) La energía de reacción se obtiene
mediante la diferencia de las energias
de activación directa e inversa.
C) Laenergia de activación de la reacción
endotérmica es —360 kJ
D) La reacción directa es exotérmica.
E) La reacción inversa es mas lenta que
la reacción directa.
189
li = 4 A
Equilibrio Químico
is
CAPÍTULO XXI
Objetivos
Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
[e] Conocer las condiciones y características del equilibrio químico.
le] Expresar y cuantificar el estado de equilibrio utilizando la constante de equilibrio correspondiente.
[e] Reconocer los factores que afectan al equilibrio químico y predecir los efectos resultantes.
Introducción
El término equilibrio se ha utilizado muchas veces para explicar un estado estacionario, como por ejemplo
la persona que se desplaza con una varilla, sobre una cuerda a una altura determinada; para lograr su proposito
debe distribuir su masa en forma equitativa hacia ambos lados de la cuerda. Es decir en el lado derecho e
izquierdo de la cuerda. la masa se encuentra en equilibrio.
De manera similar las reacciones químicas reversibles también llegan al equilibrio con la diferencia de que
las masas de los reactantes y productos no necesariamente es la misma. El estado de equilibrio químico es
dinámico y continua al pasar el tiempo, pero si es perturbado externamente, aquel nuevamente alcanza el estado
de equilibrio químico.
CONCEPTO
Es un estado estacionario que Inicio Equilibrio
alcanza la reacción quimica a a Químico
Luego reversible, en la cual la cantidad de : e
cr O, 20,
Ñ a de
| Gas de
reactantes y productos se mantiene color pardo
*
constante con el paso del tiempo. El
equilibrio quimico se establece a
determinadas condiciones de temperatura y presión.
Esquema ilustrativo de la descomposición del NO, en NO,
190
CAPÍTULO XXI Compendio Académico
Al cabo de un cierto tiempo, se establece una reacción reversible en equilibrio.
va | Noe velóbiad directa
NOrp E 2NOag1 vi, = velocidad inversa
Donde se cumple: | Vi, = Vig
Í +
A
Velocidad Vs Tiempo Comentario
¡Velocidad * La [NO], disminuye hasta alcanzar el
> Inicio del equilibrio quimico equilibrio.
AV + La [NO,]. aumenta hasta alcanzar el
: Va= Vi equilibrio,
Características del Equilibrio Químico
PE l. La concentración de los reactantes y
lempo á
productos se mantiene constante.
Í 4
2. Secumple! v¿=v, +0
BA vota cre
% 0 ' 3. A nivel molecular las reacciones directa e
El equilibrio químico se determina : boss
pa ] inversa continúan desarrollandose. es
experimentalmente, midiendo las concentraciones o
decir, el equilibrio es dinámico.
las presiones de los gases.
4. Las propiedades fisicas, como la
temperatura presión total, densidad,
Análisis de Datos Experimentales viscosidad, etc se mantiene constante, es
NO meo += == 2NO0 decir desde el punto de vista fisico es
pa estático.
i Inicio t=0 ' 0,7 mol'L --—-
t=5 min 0,5 molVL ; 0,4 molVL Constante de Equilibrio
¡ t=10 min | 0.4 mol/L 0.6 moVL : Es un parámetro que caracteriza el estado
l t=15 min | 0.4 mol/L 0.6 moW!L ' de equilibrio de una reacción reversible.
El estado de equilibrio de una reacción
química se evalúa con la constante de
Concentración molar Vs. tiempo equilibrio cuyo valor depende de la
estequiometria de la reacción y de la
Drumeies ales
PEA equilibrio quimico temperatura.
La importancia de la constante de
NO equilibrio consiste en poder analizar el
ui rendimiento de una reacción.
NN Esta constante se puede evaluar en
función de las concentraciones molares (Kc) y
Picamdiadi de las presiones parciales de los componentes
gaseosos (Kp).
191
Lumbreras Editores
Sea la reacción reversible en equilibrio Tipos de Equilibrio Químico
químico. A. Equilibrio homogéneo
Las sustancias participantes, están en
a A +b B ls E > e Ci? d Dg ) la misma fase o estado (gaseoso o liquido).
K EE s Ac tantos Productos Ejemplos:
Fm == LORA | 1, 250 sy + Oo + 250 41 [ emi. (PJ (Py
| [APIBI> (PYUP Y e= PEA a, MI [50,!* [0,]
Relación entre Kp y Kc pa
Kp= KART" Kp =
A Pso, E Po,
Donde:
R = 0,082 L < atm / K x mol
T = temperatura absoluta (K)
An = (c + d) — (a +b)
An = Diferencia de moles gaseosos.
2. CH,COOH,, + CH,OH, $
CH,COOCH, + HO y
_ [CH,COOCH,][H,0)
Respecto al Valor de Kc [CH,COOH] [CH,OH]
. Si Kc es grande, el equilibrio presenta una
elevada proporción de productos, es decir
B. Equilibrio heterogéneo
De las sustancias participantes, al
la reacción directa será casi completa.
+ Si Kc es pequeña, la reacción directa no
avanzará mucho a la temperatura menos dos de ellas están en diferentes
considerada y la concentración de los fases.
productos será baja.
Si 10 < Ke < 10, los reaccionantes y los
productos se encontrarán en equilibrio en
Ejemplo:
2 H g0, A =
proporciones comparables,
Ejemplo para el equilibrio:
NO sp si 2N0 sigo
0,4 moV/L. 0,6 mol'L
INOY
[N,O /]
Ke= 0% 09 a 60
D,4
192
2H Bi, + O.
Kc=[0,] y Kp= Po,
BA vota; A
Para líquidos y sólidos puros, se considera que la
concentración es constante por esto no se toma en
cuenta en la constante de equilibrio (Kc).
CAPÍTULO XXI
PRINCIPIO DE LE CHATELIER
El químico francés Henry Le Chatelier después de un estudio sistemático de muchos
Compendio Académico
equilibrios químicos anunció el siguiente principio. "Cuando un factor externo perturba un sistema
en equilibrio, dicho sistema se desplaza en el sentido que tiende a contrarrestar la perturbación
y restablecer nuevamente el equilibrio.
L
bl)
Mirto eb diva
Mentir
Hindi]
El equilibrio se puede perturbar por:
Cambio en la concentración. 3.
Cambio en la presión. 4.
Cambio en el volumen.
Cambio en la temperatura.
_ PROBLEMAS _
Un estudiante de ingeniería química, con
la finalidad de diseñar un reactor quimico,
para la disociación del PCI, desea obtener
datos según el esquema
siguiente. E
de diseño,
Ps bar
7
H=k1em
1
PeEzñn Talara
Cialis
Mi, 25
Condición Inicial Condiciones de equilibrio
Se observa que el PCL se disocia
parcialmente según la siguiente reacción
POlus + POL) + Clio
Si los datos que se requieren para el 2
diseño son! el grado de disociación y la
constante de equilibrio Kp, ¿cuál será el
valor de estos datos de diseño en el
equilibrio?
Dato: P.A. (P= 31u.ma ; 01=35,5 u.m.a)
AJO06 y 48
B)0,78 y 2,4
C)0,35 y 6,75
D)0,82 y 3
E)0,75 y 5,2
El sulfato de cobre es una sal utilizada
como desecante; si luego de secar un
ambiente con esta sal a su hidrato
correspondiente se coloca en un recipiente
cerrado, se observa que se establece el
equilibrio según.
CuSO, .5H,0,, Y CuSO y, + 5H,0 4;
a 25'C donde Kp=32 mmHg. ¿Cuál es la
humedad relativa dentro del recipiente al
establecerse el equilibrio?
Dato: Pros = 20 mmHg
C) 32%
E) 10%
A) 20%
D) 75%
B) 62,5%
En la siguiente reacción en equilibrio
Cis + LD uy $ 2005
Halle el valor de Kp sabiendo que la
fracción molar del CO, es 0,25 y la presión
total es 4 atm.
A)9 atm
D) 3 atm
C) 6 atm
E) 12 atm
B) 2 atm
193
Lumbreras Editores
194
En un reactor de 20 L se tiene 3,011x<10%
moléculas de Cl,. si al reactor se hace
7.
ingresar por inyección 3 mol-g de PC y
luego se calienta hasta 500 K para
alcanzar el equilibrio según
POL POL 10 + Slaos
donde la presión total es de 8,2 atm.
¿Cuál es el valor de la constante de
equilibrio Ke?
A) 0.01
D) 3.50
B) 2.50 C) 4.20
E) 0,25
Se hace ingresar a un reactor de 2 L de
capacidad 13 mol H,. 6 mol CO y 1 mol
H,0 para reaccionar según
CO. + 3H + CH ps: + HO
cuando la reacción llega al equilibrio a
500 K se encontró 4 mo-CH,. Determine
el valor de Kc.
ig!
A) 36
D) 20
B) 40 C)24
E) 12
Cuando el siguiente sistema está en
equilibrio
Nai
molares correspondientes son 6 moVL de
N,. 3 moV'L de O, y 6 mol'L de NO,
Si al sistema en equilibrio se añade una
cantidad de moles de NO al establecer el
nuevo equilibrio se encontró 7,5 moVL de
No
¿Qué cantidad de NO se añadió al
equilibrio inicial que estaba en un reactor
de 2 L de capacidad?
+ Dv, = 2N0,,, la concentraciones
A) 15.36 mol B) 10.44 mol
C) 7,43 mol
D) 8.25 mol E) 12.75 mol
La siguiente gráfica muestra el proceso de
Sintesis de CO,,,, a partir de una mezcla
gquimolar de CO,,, con O,,,, en un reactor
de 2 L según.
220 1 +10 555 200 4673
[ [mol
tiempo
Halle la constante de equilibrio Kc y la
masa de O, en el equilibrio .
A) 1.25 :654g
B) 2.25:724g
0)0.75:346 8
D) 2.5: 285 g
E) 3.57 : 448g
Para la siguiente reacción en equilibrio
Haas + Clay 2HC1,, : Ke=10 a 450"
una vez iniciado la reacción, luego de un
intervalo de tiempo al realizar un análisis
se obtuvo los siguientes datos
3 moles de H,; 3 moles de Cl, y 6 moles de
HCla450'C
Entonces el sistema reaccionante
A) está en equilibrio y la nueva constante
es 4.
B) no esta en equilibrio y se desplaza
hacia la derecha,
C) no esta en equilibrio porque el cociente
de reacción es mayor que 10.
D) está en equilibrio.
E) no está en equilibrio y se desplaza
hacia la izquierda.
CAPÍTULO XXI
9.
11.
En un reactor de 5 L se almacena 8 mol de
bromuro de nitrosilo, al calentarlo hasta. INF
127'C alcanza el equilibrio según
2NOBr, 2N0j, + 1Brig
donde la fracción molar del NOBr es 0,5.
Halle el valor de Kc.
A) 0.250
D) 0,275
B) 0,142 (0) 0,3560
E) 0.185
Las constantes de equilibrio para las
siguientes reacciones a 600 K son
L 2NHy, * Nay + 3H, 3 Kc=0,45
IL. Ha, +Cl,, + 2HC1,, : Ko=5
IM. Ku + Clio + Has * 2NH,C€Ll.. >
Ke=10
¿Cual será el valor de Ke para la siguiente
reacción reversible a 600 K?
NH yy + HCl, + NH,CL,
A) 0.90 B) 2.25 03
D) 1 E) 1,25
Para la siguiente reacción en equilibrio
C,,+H,0,, = Ha +CO,,: AH=+31 E“Ql
mol
No es correcto afirmar.
A) Al incrementar la cantidad de carbón
la reacción no se desplaza hacia los
productos
B)Si se
higroscópica inerte, se consume CO
para alcanzar el nuevo equilibrio.
C) La adición de un catalizador disminuye
añade una sustancia
la energía de activación. formándose
más productos.
D) Al disminuir la presión se produce más
H,
E) Al incrementar la temperatura, se
favorece la producción del CO
Compendio Académico
1. Una de las formas de obtener el cobre
“metálico a partir del CuS, es al hacer
E ,
| Yeaccionar con el H, a temperatura
13,
1,
elevadas según
CuSa;,, + 2H + Cuy, + 2H,5,,,
para esta reacción Ke=9 a 810 C.
¿Qué porcentaje en moles de H. queda sin
reaccionar después de que la reacción
el
llegue al equilibrio a 8100?
A) 25%
D) 62%
C) 15%
E) 30%
B) 45%
Con relación al equilibrio quimico indique
la veracidad (VW) o falsedad (F) a las
siguientes proposiciones.
Il. La concentración de los reactantes y
productos son iguales.
ll. Las propiedades macroscópicas
permanecen constantes con el paso
del tiempo.
TIL A nivel macroscópico y microscópico
es un equilibrio estático y dinámico
respectivamente.
IV. Las dos reacciones ocurren
simultáneamente con la misma
velocidad.
A) FVFF B) FVVV C)VVFF
D) FVFV E) VFFV
Una mezcla de 4 g de H,,,, y L, mol de I,;,,
es calentado para reaccionar hasta la
temperatura de 450'C donde se alcanza el
equilibrio y siendo Kp=25. Calcule los
moles formados de HI,, en el equilibrio.
A) 5.72 mol
B) 2.86 mol
C) 3.75 mol
D) 4.5 mol
E) 6,52 mol
195
Lumbreras Editores
15.
16.
17.
196
Se determinaron las siguientes constantes
de equilibrio a 927'C
2€ 4 + Oy 2007 Kp=1,8.10"
CO + Bra ” COBrao Kp=>
ñ
a la misma temperatura determine el
valor de Kp para el siguiente sistema .
10, + > Ox + 1Bryy * 1COBrao
A) 6x10*
D)3,6x10'
C) 6x10'
E) 4,5x10*
B) 9:10*
Con relación a la siguiente reacción.
250 zp + Oy
Esíson) correctoís) afirmar que
l. Cuando la V,¿= V,=cero
la reacción llegó al equilibrio químico.
II. Se favorece la formación de productos,
cuando
Meanídirectal > Med
En el equilibrio quimico las
concentraciones de los productos y
reactantes se mantienen constantes.
IV. La variación de moles gaseosas —2
1.
A)UyIV B)Todos
D)1—1I y II
C)IyH
E) Sólo 11
Para el siguiente sistema en equilibrio
2€ 1 + SOay Y 20010 + Sis
Determine el valor de Kp.
Si en un matraz que contenía carbón se
inyecta SO, a una presión de 1,2 atm. Si
al llegar al equilibrio la presión total es 2
atm.
A) 3,2 B) 6,4
D) 2
0) 5,4
E) 1,6
18,
tiempo, corresponde al equilibrio.
19.
El siguiente gráfico, concentración Vs
2N0 49 NO río
El cual perturba modificando el volumen
a temperatura constante.
41]
E
E
A
bo
de li se q
Entonces indique laís) proposiciónles)
correctals).
L A los 20 minutos se alcanza el
equilibrio químico.
1.A los 30 minutos, se perturba el
equilibrio
11. A partir de 35 minutos se retoma el
equilibrio pero Kc > 0,75,
A) II y IM
D) 1 y HI
B) 1 y 1 C)LH y In
E) 111
De las siguientes reacciones, cuales se
desplazan favoreciendo la formación de los
productos
LC + COsg 200,, +; AH>0
aumentando la temperatura.
H. Nao + 3Hapo * 2NH 550
al aumentar la concentración del Ha;
CO + HaDia * CO sj + Ho
Disminuir la presión.
250 (9 + Ogy * 250;,, + calor
al disminuir la temperatura.
In.
A) 11, HI y IV
B) sólo 111
C)1 y 11
D) 1, ly IV
E) sólo Il
CAPÍTULO XXI
20.
21.
22.
En los siguientes sistemas en equilibrio.
l. CH¿OHp +30, * 200, + 4H,04
IL 2H,S( + 1804 * 35/+2H,04,,
TI. CH + 2054 % COsigy + 2H0 4,
Indique ellos) sistema(s) homogéneo(s)
A) solo II
D) sólo 1
B) solo II CG) 1 y In
E)IyH
En un balón de 2L de capacidad se
introduce 0,2 mol de PCL, y se calienta a
250"C. Siel grado de disociación €s 0,45.
Calcule Kp para el equilibrio .
POL + POL) Ed 0
B) 0,81 atm C) 1,58 atm
E) 1,23 atm
A) 2,15 atm
D) 0,98 atm
El siguiente equilibrio
COClu¿ * CO jo + Clay : Ko=2
se lleva acabo en un reactor de un litro.
Cuando se analiza una porción de una
muestra extraida del reactor se determinó
que dentro del reactor están presentes 3
mol CO y 1,5 mol Cl, y 2 mol COCI,. Al
momento que se tomó la muestra
podremos afirmar que
l. el sistema reaccionante esta en
equilibrio
ML. la reacción está favoreciendo la
formación de productos.
23.
24.
Compendio Académico
II. llegará al equilibrio cuando la
concentración molar del COCL, sea
mayor a dos.
IV. para llegar al equilibrio la reacción se
debe desplazar hacia la izquierda.
A) FVVV
D) FFVV
B)FVWVF — C)VVVV
E) VFVF
¿Qué perturbaciónles) favorecerálo) la
formación de productos en el siguiente
sistema en equilibrio?
4NH sigo 4 30 ut e 6H,0 45 E 2Naw
Ll. Alañadir una sustancia higroscópica.
IL. Al incrementar el volumen
TIL. Al inyectar amoniaco (NH, )
IV. Al comprimir el sistema.
A) 1,10 y HI
B) Sólo 1]
C) Sólo HI
D) Todos
E) 1 y 11
Los siguientes sistemas reaccionantes seencuentran en equilibrio a 1000 K;
indique aquel en donde Kc > Kp.
A) Cia + Osio $” CO
B) 250 y; 280 4, + Oigo
C) 2C0 21 + Oz * 200 49 Im
D) Nazgs + Osio 2N0 42
E) Has + Lote = 2H1,,
197
Lumbreras Editores
25.
26.
27.
198
En el siguiente sistema en equilibrio
250 40 + Dai, E 250, +45 Kcal
la eficiencia de la reacción se incrementa —
8l
A) añadimos un inhibidor
B) se aumenta el volumen del sistema.
C) aumentamos la presión
D) se extrae un poco de oxigeno.
E) calentamos el sistema
Para la siguiente reacción en equilibrio:
250418 + 103 2505
La gráfica es
[ jmot
L
Intuia
10 el equilibrio
rr
y 10 tempotmin)
Determine el valor de Ke sí el equilibrio se
lleva a cabo a 250"C.
012.67
E) 2:4
A) 4.5
D) 5.6
B) 3,8
En un reactor de un litro se colocaron
6 mol de N,O, estableciéndose el siguiente
equilibrio a 350'C.
NO jp 2N05;,, + Kc=4
Halle la concentración molar del NO, en el
equilibrio,
A) 4 mol/L
B) 2 moV/L
C) 6 moV/L
D) 1,5 molL
E) 3 molV/L
28.
NA HS, ls NH ses + H4S
30.
Para el siguiente sistema reaccionante
Cuando alcanza el equilibrio a 25C,
determine Kp y la fracción molar del H,S.
sabiendo que la presión del sistema es 1.8
atm.
A) 0.64 atm*:; 0,4
B) 0.73 atm”: 0,5
010,90 atm :0,25
D) 0.36 atm”: 0,9
E) 0.81 atm”; 0,5
Para el siguiente sistema en equilibrio a
1000 K
2C0 y; + 2BT.¡, 2C0Br,, + 0
Ke = 8.2.107*
Indique verdadero (V) o falso (F) para las
Zig
siguientes proposiciones
L El valor de Kp=107
ll. La concentración de los productos es
mavor que los reactantes
llLAntes de llegar al equilibrio: v,<v,
A) VFF
D) FVF
B) FFV C) VFV
E) VVF
Sea el sistema en equilibrio quimico a
500"C.
2NOC1,, = 2NO,,, + Cl, Ko=4x10*
cuál será el valor de Kc en las siguientes
el
reacciones a la misma temperatura.
L 2N0 gi + Cl; + 2NOC1,,
IL NO, + S Cl, = NOCI
A) 16 y 4
D) 16 y 2
B5y25 0)10y5
E) 25y 5
Ácidos - Bases > EQ
y Equilibrio lónico e
|
| Jabón
CAPÍTULO XXII
twitter.com/calapenshko
Objetivos
Al finalizar el presente capítulo, el lector estará en la capacidad de:
[le] Interpretar las diversas teorías que describen el carácter ácido o básico de una sustancia.
[e] Reconocer los ácidos o bases fuertes y débiles.
[e] Saber determinar el pH y sus aplicaciones.
[e] Reconocer los ¡ones que alteran el pH del agua.
Introducción
Numerosas sustancias químicas presentes en nuestro medio son acidos o bases. Por ejemplo, los ácidos están
presentes en el jugo gástrico. líquido de la batería. en las proteinas (aminoácidos). etc.
Las bases están presenten en los jabones, limpiadores de vidrios, algunos medicamentos (antiácidos), ete.
Asi mismo uno de los procesos más importantes de los sistemas químicos y biológicos son las reacciones ácido
—base en disolución acuosa.
¿Qué es un ácido?, ¿Qué es una base?, ¿Cuales son sus propiedades?. ¿Cómo se puede reconocer a un ácido
y/o a una base? Estas y otras interrogantes serán respondidas en el presente capítulo.
CARACTERÍSTICAS GENERALES = —Descomponen a los carbonatos y
bicarbonatos liberando CO...
Ácidos * — Sussoluciones acuosas son conductoras de
la electricidad
* Poseen sabor agrio. > :
5 . Neutralizan a las bases
Ejemplo: limón, cbr olas + — Cambian de color a ciertos indicadores
* Reaccionan vigorosamente con los metales
activos liberando hidrógeno gaseoso, Bases
* Poseen sabor amargo.
Ejemplo: té. jabón. etc.
Al tacto son de consistencia jabonosa.
+ — Sussoluciones acuosas son conductoras de
la electricidad.
Metal activo! Li. K, Ba. Ca. Na...... Fe, + Neutralizan a los ácidos lantiácidos)
Llar Pb. + Cambian de color a ciertos indicadores,
¡| Metal Activo + Ácido — Sal + Hay, .
199
Lumbreras Editores
INDICADORES COLORIMÉTRICOS ÁCIDOS BASE
Son sustancias generalmente de origen
orgánico que tienen las propiedad de adoptar
una coloración característica frente a un ácido
y diferente coloración al interactuar frente a
una base. Existe una gran cantidad de
indicadores, siendo los más comunes el
tornasol y la fenolftaleina.
A o A a PA
| Medio Medio
| Indicador. a cido | OB ásico |
Tornasol Tajo Azul |
'Fenolítaleína | | Incoloro | |Rojo grosella | |
Rojo da ArABno Rojo |
cresol
El tornasol viene impregnado en cintas de
papel conteniendo un ácido (cinta roja) o una
base (cinta azul); entonces son estas tiras de
papel las que se usarán para hacer contacto
con un ácido o base.
TEORÍA ÁCIDO — BASE
Teoría de Svante Arrheníus
Condición: Solución acuosa donde el soluto
puede ser ácido o base.
Ácido: Libera H*' Hlorvifid
Base: Libera OH” (hidróxido) |
Ejemplo de Ácidos:
+ =-1 ABrio"* Hiro + Brie
H¿SO its .» 2H 0 + SO tao)
CH,000H,,., + H;, + CH,¿COO ¡,.,
Ejemplo de Bases:
KOH e, * Ko se 0H.
CalOPD stas e Caio Te 20H 40
200
BA vota o
Esta teoría tiene sus limitaciones debido a que no
pueden explicar por qué algunas sustancias que no
contienen jones OH"; ejemplo NH,, incrementan la
concentración del ion OH” en solución.
Teoría de Johanes Brónsted y Thomas Lowry
Propusieron — independientemente un
concepto más amplio, respecto al de Arrhenius.
Condición: — En la interacción de dos
sustancias hay transferencia de protón (H?).
Ácido Dona protón an ]
| Base: Acepta protón (4)
Ejemplo 1
HNO,+ HO + ÑO,+ H¿0'
HAS OTI
ACIDO ASE Eee ADA COSTUCGADO
Pares Conjugados:
HNO, y NO,”
H,O y HO” (ion hidronio)
Ejemplo 2
H' H
Ro A,
NH,+H,O > NH, +0OH
API IE HARE
HASE aria RDA DIO COCA A
Pares Conjugados:
NH, y NH, ¿H,0 y OH”
Anfótero, Es aquella sustancia que se
comporta como ácido o base dependiendo con
que sustancia reaccione.
CAPÍTULO XXM
Ejemplo:
El H,O en los dos ejemplos anteriores. Los
hidróxidos de ciertos metales como el
Aluminio, Cromo y Zinc reaccionan con los
ácidos fuertes o con las bases fuertes, se dice
que son anfóteros.
Ejemplo:
AMOH), + NaOH —> NaAlO,+H,0
Base
cómo ácido
ANOH), + HC] > AICL+H,O
acido
cómo base
Sustancia Anfiprótica. Es aquella que tiene la
cualidad de liberar o aceptar protón (H”) ;
entonces se podrá decir que se comporta como
ácido o base según Brónsted- Lowry.
Ejemplo: A,O ; HCIO; HS O, : ete
Ba
El ácido según Brónsted- Lowry, también es
ácido de Arrhenimns.
2. En esta teoría el comportamiento ácido o base
no depende de la naturaleza del solvente.
Teoría de Gilbert Newton Lewís
Ácido: Acepta un par de electrones |
les electrofílico)
Base: Dona un par de electrones
(es nucleofí lico)
Ejemplo:
Enlace dativo
H E H F
Compendio Académico
En general:
Son ácidos de Lewis:
+ Los cationes
= Los anhidridos lóxidos ácidos)
* — Moléculas (0 átomos con octetos
incompletos.
Ejemplos:
ACIDOS DE LEWIS
BF, El
Trifluoruro 7
de boro ¡FA SE
CO, 3 a
Anhidrido | 'U=C€C=0*
carbónico
Cu” A
lon eúprico [c u]
Son bases de Lewis!
+ Los aniones
-= Los óxidos metalicos
+ — Moléculas que poseen en su estructura
pares de electrones libres.
Ejemplos:
BASES DE LEWIS
0H
H,0 |
agua H
NH, | H-N-H
amoniaco H
o | EE] ion cloruro | +
MA 10
Il. La teoría ácido- base de Lewis, permite
explicar la formación de complejos, como:
Cu[H,O)? ; Ag(NH); ; Cdl,*, etc.
2. La teoría de Lewis, analiza el carácter
ácido-base de sustancias que no
necesariamente contienen “H” y que no
pueden ser explicados por las teorías de
Arrhenius y de Brónsted — Lowry.
201
Lumbreras Editores
ELECTROLITO
Son aquellas sustancias formado poriones
en movimiento cuando están disueltas en agua
o fundidas. lo cual le confiere ciertas
promedades físicas. como la conductividad
eléctrica por el movimiento de los iones.
El focos encionde por
ebecto de la corriente de p-
elvrtrans
Fuente
di . rl
Entre Na lo
bi a
-
xaCk 1e9 Puntaim
E haria 07
(ELECTRO)TO midimiénd
ELECTROLITOS FUERTES
Sustancias moleculares o lónmcas buenos
conductores eléctricos. Están disociados
prácticamente en un 100 %, Pueden ser.
Sales
Son de naturaleza iónica.
Ejemplo:
KNO q => Ki + NO.
Cal > Caja + 201.
Ácidos Fuertes
Son compuestos covalentes. se analiza en
medio acuoso. Estos ácidos son muy pocos y es
importante reconocerlos.
HCIO,, HI. HBr, HCl. HNO, v H,SO,
Por Arrhenins:
HCIO la > Ho - CIO o
E 02M 0.2M 0.2M |
Al inicio a final
Bases Fuertes
Son compuestos lónicos, se analiza en
medio acuoso, estos son!
202
Na0H. KOH. RbOH. CsOH.
—¿CalOH),. Sr(OH), y BalOH),
Por Arrhenius:
CalOH).,,., —--> Ca, + 20H,
l d. LL, :
¡02M —--->0,2M 0.4M |
Al inicio Al final
ELECTROLITOS DÉBILES
Son sustancias de naturaleza molecular o
lónica que se parcialmente.
estableciendo un estado de equilibrio químico
llamado Equilibrio lónico, entre las especies
lónicas generadas y la sustancia molecular no
disociada. Cada equilibrio posee constante de
equilibrio iónico (Ki).
disocian
Sea el equilibrio iónico.
AB +5 Aira + Bin.
PUESTO
[AB]
Cuanto mayor sea el valor de Ki. mayor
será el porcentaje de disociación del electrolito.
Ácidos Débiles
Son aquellos que sufren disociación iónica
parcial. la mayoria de moléculas no se ¡onizan.
Ejemplo-
CH,COOH . HON. H,CO,. H,S, HCIO., etc.
En su disociación iónica alcanzan un
estado de equilibrio iónico caracterizado por la
constante de acidez (Ka).
A. En ácido monoprótico:
CH,COOH,,., + CH,COO,,., + H;
LT] (mej
CH.COO-| H-
Ka = [cH,coo-| H-]_ 1.810 a 250
CH,COOH
A mayor Ka. mavor fuerza de acidez.
CAPÍTULO XXI
B. En ácidos polipróticos'
H,CO, $ H'+HCO; ; Ka=4.3:10 a 280)
HCO; $ H+CO; : Ka,=5.6:10"' a 25 00
* Se observa que en ácidos polipróticos, la
primera disociación es la más intensa.
Bases Débiles
Poseen actividad básica. según Arrhenius
Compendio Académico
Ejemplo:
Kb = o
NH,
NH +B,0 $ NH, +0H
a
NH, ¿OH7|
:=1.8:10*a250
CH,NH,+H,0 + CH,NH, +0H7
Kb =
[CH,NH, OH”!
¡CH¿NH, '
-=4,38:10 a25C
Siel valor de Kb es más pequeño, entonces o Brónsted- Lowry. pero no de manera muy
intensa, estableciéndose equilibrio iónico: se
caracterizan por tener una constante de
la base será más débil,
basicidad (Kb).
AO
A |
Ácidos Í
Fuertes
A
u
m
e
n
t
o
de
la
fu
er
za
ác
id
a
' Debiles |
A A A
q :
| Acidos :|
Fuerza Relativa de Pares Conjugados Ácido=Base
Ácido
O
'HCIO, (ácido perclórico)
HI (ácido yodhidrico)
HBr(ácido bromhidrico)
¿HCL (ácido clorhidrico)
'¡H,SO, (ácido sulfúrico)
HXO, (ácido nítrico)
| HF (ácido fluorhidrico)
HNO, (ácido nitroso)
'¿HCOOH (ácido fórmico)
A A
'¿HSO, (ion bisulfato)
CH,COOH (ácido acético)
NH, ' (ion amonio)
HCN (ácido cianhidrico)
H,O (agua)
NH, famoniaco)
Autoionización del Agua
El agua es un electrolito muy débil que como resultado de su disociación ¡iónica da una solución
de carácter neutro, pues su comportamiento puede ser considerado tanto ácido como base. Hay que
tener en cuenta que esta disociación es endotérmica.
' CIO, Gion perclorato)
F Gion yoduro)
Br” (ion bromuro)
CP Gon cloruro)
HSO, (ion bisulfato)
NO, Gion nitrato)
'SO¡” Gion sulfato)
F” lion fluoruro)
NO, (ion nitrito)
HCOO” Gon formiato)
¿CH,COO- (ion acetato)
NH, famoniaco)
¡CN 7 (ion cianuro)
¿OH (ion hidróxido)
¡ NA, lion aminuro)
Base conjugada
5 A R A a e Ai > a
A
u
m
e
n
t
o
de
la.
fu
er
za
bá
si
ca
203
Lumbreras Editores
Según Brónsted - Lowry
A A q AO »,
nO > «HO * H,O*+ OH)
Según Arrhenius
¡H,0 = H*+ OH7
Kw = [H+*] (0-1
* Producto iónico del agua
Su valor depende de la temperatura
LIO A
o O |
10 | 2,92x10%
| a | 1,00x ga Ni
Br 2380
45 ml 402x107 |
60 96LA0
A 250
[H*]= jon-] = poro
Potencial de Hidrógeno (pH)
La escala de pH fue sugerida por Sorensen
en 1909, con la finalidad de evitar el uso de
negativos al
concentración del ión hidrógeno en soluciones
muy diluidas donde [HIS <1M.
¡pH - =-! log (4: a]
De donde se deduce que a mayor [H'),
menor valor de pH y mayor acidez. También
por analogía se define pOH, asi:
exponentes expresar la
——
POH - -log [OH- 1
Donde a mayor [OH 1, menor valor de
pOH, por lo que la solución tiene mayor
carácter básico.
204
Analizando valores en soluciones acuosas a
250
1% Se cumplen:
mon] = 10-*
pH +pOH = 14
2* Ensolución neutra:
IH>|=|o0H-|= 10M: »pH=pOH=7
En solución ácida
(1) > [0H7]
[H'] > 107 7 pH<7
En solución básica:
[H"] <[0H7]
[H'] < 10M pH>7
Relación entre pH y pOH para una solución
acuosa a 25"C
pH= 012 7 1213 14
NEUTRO
Ejemplo:
De las soluciones:
1. HCl pH =2
1. HCl pH =0,5
Según el carácter ácido: 11 > 1
Rango de pH para algunas muestra comunes:
do AD A O |
MI
¡Jugo gástrico 116-300
¡| Refrescos .2.0-4,0
Erizo de limón :2,2-2,4
Vinagre 2,4-3,4
¡Cerveza :4,0—5,0
¡Orina (humana) (488,4 |
¡Leche (de vaca) 16,366 |
¡Saliva (humana) 6,5-7,5
¡Plasma sanguíneo (humano) 7,3—7,5
¡Clara de huevo 716-—8.0
'Leche de magnesia 10,5
pAaneaiao pao Boi
CAPÍTULO XXI Compendio Académico
HIDRÓLISIS DE SALES
Es una reacción reversible entre el agua y la sal (generalmente uno de sus iones).
El ion es un ácido o base conjugada fuerte, que al reaccionar con el agua altera la
concentración del H,O" y OH” que se ha formado por la autoionización del agua,
Los iones que se hidrolizan provienen de los ácidos o bases débiles y que forman parte de las
sales.
Para el análisis recordar que:
Pr A A es m=- A A mn
: Base po Ácido |
| Aedo > conjugada | 0 conjugado |
Fuerte | Débil | Fuerte | Débil
| Débil Fuerte | Débil Fuerte
A. Sales de Base Fuerte y Ácido Fuerte
Las sales que derivan de base fuerte y ácido fuerte producen disoluciones neutras porque
sus ¡ones (catión y anión) no reaccionan con el agua.
Sal de base fuerte ió Disolución
v ácido fuerte H,0p, neutra (pH=7)
B. Sales de Base Fuerte y Ácido Débil
Cuando las sales derivadas de base fuerte y ácido débil se disuelven en el agua, las
disoluciones resultantes son siempre básicas.
Esto es debido a que los aniones de los ácidos débiles reaccionan con el agua incrementando
la concentración de los ¡ones hidróxilo (OH)
3al de bases fuertes ln Disolución básic:
v ácido debil Er epi
HO
C. Sales de Base Débil y Ácido Fuerte
Las sales que derivan de base débil y ácido fuerte se disuelven en el agua produciendo
disoluciones ácidas, debido a las reacción del catión de la base débil con el agua incrementando
la concentración de los iones hidronio (H,0”).
Sal de base débil En Divoluelón Acid:
ácido fuerte na sn pH 2 la
H.0 (cd
205
Lumbreras Editores
D. Sales de Base Débil y Ácido Débil
Las sales de base débil y ácido débil contienen cationes y aniones que reaccionan con el
agua. q 8, e
Estas sales pueden formar soluciones de cualquier tipo dependiendo de las fuerzas relativas
del ácido débil y la base débil del cual provienen. Luego tendremos tres casos
' Solución neutra |
e Ka = Kb] mud» | pH =7
ri Lama /
Sal de ácido débil E Ras ko] map Solución ácida
y base débil | y ¡Ka > Kb pH <7
=
z | Solución básica
Ka<Kb] mueb> VA
h
SOLUCIÓN AMORTIGUADORA O TAMPÓN
Solución que es capaz de mantener su pH a valores aproximadamente constante aun cuando
se agreguen pequeñas cantidades de ácido o base fuerte.
Poseen dos solutos
Según el soluto se presentan 2 casos:
AN, II
¡Solución Tampón Ácido débil y sal
Ácida A del ácido débil
Ejemplo:
Solución de: CH,COOH y CH,COONa
enmrmD T Base débil y sa] |
Solución TAmpón > | dela base débil
o
Ejemplo:
Solución de: NH, y NH,Cl
En forma práctica el pH de ambas soluciones tampón se determinan con la ecuación de
Henderson—Hasselbalch
[Sal]h | pKa = —logKa |
*
pH = pKa + log
[Acido] |
—
POH = pKb + 1
E
. 'pKa = -logKb e
206
CAPÍTULO XXI Compendio Académico
Halle la constante de hidrólisis de la sal 4.
formada por la reacción de 20 mL de
CH,COOH 0,1M con 20 mL de KOH
0.1 M,
Dato: CH,COOH, Ka=1,8x10”*
A) 4,.65x10"'
B) 6.2510" 5.
0) 3.63x10""
D) 2,2510"?
E) 5.5510
Respecto a la siguiente reacción de
protólisis, marque verdadero (V) o falso
(F).
HSO, + HF =H,F' + SO, 6
() Son donadores de protones: HSO, y
H,F*
() El ion sulfato es una base
(-) Son pares conjugados! HF y H,F”
A) FVV
D)VVF
B) FFV CO) VVV
E) VFV
Respecto a la teoria ácido—base de Lewis,
señale la(s) proposición(es) correctals)
Il. Todo ácido de Arrhenmus es un ácido
de Lewis
l. El producto de una reacción acido —
base se denomina aducto.
111, El enlace entre un ácido y base es ?,
IÓNICO.
IV. Las bases son agentes electrofilicos.
A)1— II —IV B) 11 - IV
0)1-11
D) I— 111 — IV E) 1 -IV
Se combinan 50 mL de HI 0.5 M econ 50
mL de NaOH 0.3 M. ¿Cuál es el pH de la
solución resultante?
A3 B) 2
D) 6
C)9
E) 1
Se mezclan 50 mL de KOH 0,2 M, y 40 mL
de NaOH 0,25 M con 110 mL de agua
destilada, ¿cuál es la concentración del ion
H” en la solución resultante?
A) 1:10" M B) 1x10 M
C) 2:10" M
D) 2-10 M E) 5:10 M
Respecto a la teoria ácido-base de
Bronsted—Lowry. señale las proposiciones
incorrectas.
IL. Todo ácido tiene necesariamente un
átomo de hidrógeno.
IL. En la reacción ácido — base existe
transferencia de iones OH”
III. Esta teoria abarca menos sustancias .
que la teoría de Arrhenius.
IV. La reacción ácido — base se denomina
protólisis.
A) 1- 14 — 11 B) 1-11
C) OH —- 11 -IV
DS 1 — 11 E) I- IV
Señale la proporción molar en que debe
mezclarse el NH, y NH,Cl para preparar
un amortiguador cuyo pH sea 9.
Kb=1,8x10”
A) 2,26
D) 0.55
B) 5,55 C) 0,62
E) 1,80
207
Lumbreras Editores
11.
208
Según la teoría de Svante Arrhenius,
marque verdadero (V) o falso (F) las.
siguiente proposiciones.
() Los ácidos disueltos en agua reducen
la concentración de los iones OH”
( ) Los ácidos hidrácidos del grupo VIIA
son monopróticos
( ) Las bases incrementan la
concentración de los iones hidronio al
disolverse en el agua.
( ) La reacción de neutralización, esta
dada por Ha) + OH yo 7? H¿015
A) VVFV B) FEFV CO) VVEFF
D) FVVF E) FVFV
El pH de una solución de un ácido
monoprótico de 0,5 M es 4, si su
concentración disminuye en un 80%.
¿Cuál es el cambio del pH?
C) 0,80
E) 0,65
A) 0.35 B) 0,45
D) 0,25
Ordene los siguientes ácidos según su
fuerza para donar el protón.
L HCIO,
Il. HIO,
[IL HBrO,
A) T< 11 < 11]
Cc) <H<I
DU <1<MI
BMMHI<I<H
E) Il < 11 <I
La etilamina es un derivado del amoniaco,
en disolución acuosa actúa como base
monoácida cuya concentración es 0,3 M, si
la concentración del ion H' es 6,310" M
¿Cuál es el valor de la constante, Kb?
A) 4,6x10* B) 3,6107
D) 8,9107
0) 6,3107
E) 8,4x10*
12. Delas siguientes reacciones de protólisis,
- señale las sustancias anfipróticas.
Lo HF +HC1 =H,F' + Cr
13,
1.
15.
Jl. HF+HCN =H,CN'+F
HL. HI+ HC! = TF +H,CI
IV. HI+HCO, == HA,CO0, +1
A) HI y HCI B) HF y HI
C) HON y HCl
D) HC] y HF E) HI y HON
Señale los ácidos polipróticos.
Il. CH,COOH
II, H,SO,
TT. H,CO,
IV. HCNO
V. CH,-CH-COOH
OH
A) UH — DIV B)I- 11 -V
C) 1-11 11
D)1-IV-V E) 1 — 111
Un ácido monoprótico tiene una constante
de acidez igual a 1,8x107, si está lonizado
enun 3%, ¿Cuál es la concentración molar
del ácido?
0) 0,5 M
E) 0,03 M
A)0.,2M B) 0,02 M
D) 0,6 M
¿Qué reacciones son consideradas de
neutralización según Arrhenius?
LL NH + HCL, + NH,Cl..,
IL. KOH... + HL, —KL,., + H,O,
INT. CO, + Na,O,, + Na¿COv,
IV. Ba(OH),,., + HCl, > BaCL;,, + HO
A) U 1 B)I- 11 — IV
C) 1 =IV
D) 1-111—IV E) 1-11
A todo el público en general:
Este libro a sido escaneado por el GRUPO [1% Salida y ha sido
repartido por los grupos oficiales de nuestro team.
Cada libro escaneado forma parte del Proyecto Público Gratuito
LEIN (cuyo significado es Libro Escaneado e Inmortalizado), si usted
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Este texto fue digitalizado y terminado el:
23 de Enero del 2021 09:29pm
Atentamente
CAPÍTULO XXI!
16,
17.
19.
Del siguiente conjunto de ácidos.
I. H,PO,, H,PO, H,¿PO,
IL. HCIO, HCIO,, HCIO,
MM. HNO, y HNO,
Señale los ácidos más débiles en cada
caso.
A) H,PO,, HCIO,, HNO,
B) H,PO,, HCIO,, HNO,
C) H,PO,, HCIO, HNO,
D) H,¿PO,, HCIO,, HNO,
E) H,PO,, HCIO,, HNO,
Se observa que las disoluciones 0,1M de
tres sales, NaX, NaY y NaZ tienen un pH
de 8,0, 7,0 y 10,2 respectivamente, ordene
los ácidos HX, HY y HZ en forma creciente
a su acidez.
A) HY < HX < HZ
B) HX < HY < HZ
C) HZ < HY < HX
D) HZ < HX < HY
E) HX < HZ < HY
Se adiciona 0,46 g de sodio en suficiente
agua, el volumen de la solución resultante
es 200 mL, ¿cuál es el pH de la solución?
A) 12 B)10 C) 12,5
D) 13 E) 11
En la siguiente reacción ácido-base de
Bronsted—Lowry, señale las sustancias
aceptoras de iones H”,
RNH, + RCOOH = RNH, + RCOO”
A) RCOOH : RNHj
B) RNH,; RNH;
C) RNH, ; RCOO”
Compendio Académico
D) RCOOH ; RCOO”
E) RNH]; RCOO”
20. A partir de los siguientes datos
I. HCNO: Ka=3,5x10*
IL CH,COOH : Ka = 1,8x10”
111, HF: Ka=6,8x107*
Marque verdadero (V) o falso (F)
( ) El ácido más fuerte es II]
( ) Tes el electrólito más débil.
( ) Según la fuerza básica:
CNO <F <CH,COO”
A) FFV B) VFV
D) VFF
C) VVV
E) FVF
Al adicionar 0,025 mol de un ácido débil
(HX) y 0,07 mol de NaX se obtiene 500 mL
de solución cuyo pH es 4. ¿Cuál es el valor
de Ka?
A) 3,6x10* B) 4,2:107
0)2,8-10*
D) 2,810"* E) 6,4-107*
Señale la terna que contiene sustancias
nucleofílicas.
A) H', Ag", OH”
B) K,O, CH,NH,, H,O
C) SO,, Bel,, AICI,
D) CaO, NH,, SO,
E) CO,, BF,, Cu?
Un ácido orgánico monoprótico, en
solución acuosa tiene una concentración
de 0,02 M; si se encuentra ¡onizado en un
0,5%, ¿Cuál es su constante de acidez?
0810?
E) 5x10*
A) 565x107 B)2:10”
D) 4:10”
209
Lumbreras Editores
24,
26.
27.
210
¿A qué volumen debe diluirse 50 mL de un
ácido monoprótico 0,2 M para duplicarsu-
porcentaje de lonización?
A) 100 mL B)250 mL C) 200 mL
D) 400 mL E) 25 mL
¿Qué tipo de enlace se forma en la
siguiente reacción?
2NH,+ Ag" — AgíNH,);
A) iónico
B) covalente dativo
C) enlace puente de hidrógeno
D) dipolo — dipolo
E) covalente normal
De las siguientes proposiciones
I. Los ácidos disuelven a los metales
activos.
Il. Los ácidos al disolverse en el agua se
lonizan.
II. Las bases son utilizados como
agentes de limpieza.
IV. Todas las bases tienen en su
composición al 10n hidróxido.
Es (son) correcto(s)
A)I-=H-IV B) 1-1 110
CH — 11 - IV
D) 1111 E) — HI
A partir de las siguientes reacciones de
Bronsted=Lowry.
l. HX+HZ >= HxX'+Z
1, HZ + HA » H,Z' +A”
Señale los productos de la siguiente
reacción
BX+HA + oo...to.o,
AJH,X' A B) HA". H_X
C)X". A”
D) HA? .X E) X" y H,A"
28. Ordene los siguientes hidruros según su
fuerza de acidez.
HO, NH). CH, HF
30,
31.
32.
A) HF < H,O < NH, < CH,
B) CH, < NH, < H,O < HF
C) CH, < H,O < NH, < HF
D) H,O < HF < CH, < NH,
+
E) NH, < HO < CH, < HF
Ordene según su fuerza de acidez.
I. Ácido acético: CH,— COOH
ll. Ácido dicloroacético: CHCL,— COOH
II, Ácido cloroacético:CH,Cl — COOH
AH <óT<I] B) III <1<II
C)I<1I < 10
D)M<nH!a<I E) 1 < III < II
¿Qué sales no altera el pH del agua?
I, CalNOJ,
II. KF
TIL Nal
IV, NH,Br
A) HU — 11
OU -=IM =IV
DH -IivV
B) 1-11 — HI
E) 1 —111
Se hace burbujear 224 mL de HCl
medidos a condiciones normales en 10 L
de agua. ¿Cuál es la concentración del ion
OF” en la solución resultante?
A) 2x10* M B) 1:10" M
C) 1:10 M
D) 2:10 M E) 210"*'* M
Al mezclar las siguientes soluciones!
100 mL de HCl 0.2 M y 200 mL de HNO,
0.1M y 50 mL de KOH 0,8 M. ¿Cuál es el
pH de la solución resultante?
A)8
D) 10
B) 12 06
E)7
Electrólisis
A: A
CAPÍTULO XXH!I
Objetivos
AL finalizar el presente capitulo. el lector estara en la capacidad de:
[e] Conocer las aplicaciones de electrólisis.
[e] Analizar cualitativamente la electrólisis conociendo el electrolito
[e] Conocer y aplicar las leyes de Faraday.
Introducción
La descomposición electrolítica es la base de un gran número de procesos de extracción y fabricación muy
importante en la industria moderna tal como la soda cáustica que se obtiene por la electrólisis de la salmuera
Otra aplicación industrial importante de la electrólisis es en el horno eléctrico, que se utiliza para obtener
aluminio, magnesio y sodio a partir de sus respectivas sales.
Los métodos electrolíticos se utilizan también para refinar el plomo, el estaño, el cobre, el oro y la plata. La
ventaja de extraer o refinar metales por procesos electrolíticos es que el metal depositado es de gran pureza. La
galvanotecnia, otra aplicación industrial electrolítica, se usa para depositar películas de metales precios en
metales base, También se utiliza para depositar metales y aleaciones en piezas metálicas que precisen un
recubrimiento resistente y duradero. La electroquímico ha avanzado recientemente desarrollando nuevas técnicas
para colocar capas de material sobre los electrodos. aumentando asi su eficacia y resistencia.
En todos estos procesos se da la reacción redox no espontanea por lo tanto.es necesario conocer la relación
cualitativa y cuantitativamente entre una reacción redox y la corriente eléctrica continua lo cual veremos en el
presente capítulo.
ELECTRÓLISIS
Es el proceso en el cual la energía eléctrica se usa para provocar una reacción quimica redox
no espontanea, este proceso ocurre en la celda electrolítica.
ASPECTOS CUALITATIVOS DE LA ELECTRÓLISIS
Consiste en reconocer los productos obtenidos en los electrodos en cada celda electrolitica.
211
Lumbreras Editores
Ejemplo: o
Electrólisis del cloruro de sodio fundido: NaClg
Esquema ilustrativo'
E
pp qq EAN]
Es | E
Cátodo —+.] (+) Ánodo ==
| Pateria!
Cao Pue: ale
de
Welt
a
1
Cl
Semirreacciones en el:
Cátodo (-): Los cationes Na”? se reducen: 2Na''+2e" —+ 2Nay,
Anodo (+): Los aniones CI*, se oxidan: 201! - 2e —+ 1CL,,
Sumando las semireacciones, obtenemos la reacción redox neta del proceso electrolítico:
2NACI —— 2884) * Cl
Se obtienen Na y Cl,, elementos químicos muy activos, que libremente no se encuentran en
la naturaleza. La electrólisis de este electrolito puede producir otros elementos dependiendo de
la condición, para esto analizamos a tres celdas electroliticas.
HA AAA
EA A CAS e 0D
Í Producto - Voltaje
| Electrolito Condición : 9h cada electrodo 1 mínimo
O ánodo | cátodo |)
| NaC1 Fundido * Cl, Na 4,07
NaCl Concentrado | CL, H, 2,19
NaCl Diluido 0) 3 Hz! 128
PARTES DE UNA CELDA ELECTROLÍTICA
Celda o Cuba Electrolítica
Recipiente que contiene al electrolito y a los
electrodos.
Electrolito
Sustancia que permite la conducción
eléctrica a través de sus ¡ones en movimiento.
generalmente se descomponen en el proceso.
Son principalmente compuestos
fundidos o soluciones acuosas.
1ÓnICOS
212
Electrodos (ánodo y cátodo)
Superficies conductoras que en contacto
con el electrolito logran la reacción de
oxidación y reducción. Pueden ser:
* Activos: Participan en la reacción y por
lo tanto sufren cambios químicos durante
el proceso,
Ejemplo: Zn, Cu, Ag. Fe, Sn. etc.
+ — Inertes: No sufren cambios quimicos en el
proceso.
Ejemplo: Grafito, Pt, Pd, ete.
CAPÍTULO XXI
Fuente de voltaje: Es aquel dispositivo
que genera una diferencia de potencial
entre los terminales de un circuito de tal
manera que permita establecer un campo
eléctrico dentro del circuito para
“arrastrar” a los portadores de carga
Compendio Académico
El trabajo que realiza la fuente por unidad
de carga eléctrica, se denomina: fuerza
electromotriz (Le.m.).
Para la electrólisis se utiliza corriente
eléctrica continúa, donde la fuente de
voltaje es una pila, bateria, etc. En este
eléctrica, caso los flujos de carga eléctrica son
constantes en intensidad (1) y sentido.
Algunas Magnitudes Eléctricas y sus Unidades Usadas en Electroquímica
Magnitud_____. Unidad: Equivalencia
Intensidad de cornmente Ampere (A) 14 = 1Cf5
Potencial eléctrico Voltio (W) 1V = 1J/C
Energía Juule (J) 1J=1Wx8
Potencia Watt (W) 1W = 1J/8
Cantidad de carga Coulomb (C) 1C = 1Axs
ESPECIES IÓNICAS EN DISOLUCIÓN ACUOSA QUE NO PARTICIPAN EN EL PROCESO REDOX
Catíones
De los metales alcalinos (TA)! Li", Na”, K', Rb' y Cs”. no se reducen porque su potencial de
reducción es menor que la del agua (-0,83 voltios). el agua es quien se reduce obteniéndose Hy;,,
Oxaniones
Nitrato NO; ) sulfato (so;*), fosfato PO; y perclorato ÍCIO;) y permanganato[MnO; )
principalmente, nose oxidan porque el átomo central actúa con su máximo número de oxidación.
(N=+5, S=+6, P=+5, Cl=+7 y Mn=+7), el agua es quien se oxida obteniéndose O...
ASPECTOS CUANTITATIVOS DE LA ELECTRÓLISIS
Michael Faraday fue uno de los cientificos mas trascendentes enel campo de la electroquimica.
A través de sus leyes relaciona cuantitativamente la energía eléctrica y las masas de las sustancias
que participan en la reacción redox.
La cantidad de sustancia que se libera y se
deposita en un electrodo es proporciónal a
la cantidad de electricidad que pasa por la
celda electrolitica.
ELIAS,
Primera Ley ¿
y
5i por dos o más celdas conectadas un serte
== ha pasa la misma cantidad de olectricidad lu
Segunda Ley De cantidad de sustancia producida en sus
E electrodos es proporcional a sus pesos equi.
valentes.
213
Lumbreras Editores
Ejemplo de aplicación 1
¿Cuál será el volumen obtenido de cloro (CL) ”
medido a condiciones normales en la
electrólisis del cloruro de sodio fundido. al
circular 104 de corriente durante 965
segundos, si el rendimiento del proceso es del
80%?
Resolución
La reacción del proceso anódico es
201; - 207 = Cl Mg
Mediante la ley de Ohm se puede calcular la
carga eléctrica que se aplicó al proceso
electrolítico
Q=1:1=10A.965 s=9650 C
Luego
96500C —+ 1Eq=g(CI) <> 22,41/2
9650 + X=1.12 L
Como el rendimiento es del 80% el volumen
real obtenido será
V¿ = 1.12(80/100) = 0,896 L
Ejemplo de aplicación 2
Para realizar el cromado de una de las caras de
un parachoques de dimensiones 150 cm por 25
cm, se baño en una solución electrolitica de
eromo (Cr**.
El tiempo que demoró en recubrirse el
parachoques con un espesor de 0.2 mm de
cromo fue de dos dias. ¿Qué intensidad de
corriente se utilizó en el proceso?
Dato: Masa atómica Cr=52 u.m.a
Densidad Cr=7.22 g/em'
Resolución
En un proceso de recubrimiento el objeto debe
colocarse en el cátodo para que el metal
(cromo) se deposite sobre él.
Cr + Be — Cr
La masa de cromo depositado sobre el
parachoque es
m = D«V = 7.22 glem”. (150:25x0.02) em”
m=541.5 8
Según la primera Lev de Faraday
I=96500. MM =96500,. 435 __
eq.t ==
q 22 | (24. 3600)
“1234.89 A
l. Al someter a la electrólisis 240 g de una
disolución de Na,SO, al 12% en masa
durante 10 horas con una intensidad de
corriente de 10 amperios. ¿Cuál será la
cantidadde solvente que se ha consumido
y la concentración final de la disolución
luego de la electrólisis?
Masa de solvente Concentración
A) 10,85 g 13.95%
B) 33,58 g 13.95%
O) 14.65 g 14,72%
D) 33.58 g 13,40%
E) 23,67 g 12,83%
214
PROBLEMAS
2. Unadisolución de nitrobenceno en alcohol.
en suspensión de ácido clorhídrico diluido,
se reduce electroliticamente a anilina en
cátodo de cobre.
Calcule la cantidad de anilina que se
obtiene en 10 horas al circular una
corriente de 15 amperios, si el
rendimiento de la corriente es del 85%,
según la reacción.
C¿H¿NO, + 6H" + 6e7 — C,H¿NH,+2H,0
A) 60.3 g
D) 73,78
B) 95.6 g C0)55.48
E) 88.2 8
CAPÍTULO XXI
3. A través de dos cubas electroliticas
conectadas en serie conteniendo
sabi O, disoluciones de AgNO, y
respectivamente, se hace circular una
determinada cantidad de corriente,
depositándose 5.4 g de plata. la masa del
otro metal y el número de moléculas
gaseosas en total liberadas son
Dato: Masas atómicas (Sn=119 ; Ag=108)
Masa Número de moléculas
A) 2984 2,.76.10"'N,
B) 3.09 g 15N,
(011948 LIN,
D) 2.98 g 38.75.10 N,
E)5.78g 4,56.10" N,
Determine el tiempo len horas) que
tendria que efectuarse la electrólisis de
sulfato cádmico acuoso. con una corriente
de 8 amperios para producir 20.8 L de O,
a 27'C y presión 759.9 torr, s1 debido al
proceso el gas sale húmedo.
Dato: Pv.=26.7 torr a 27 C
C) 14.15 h
E) 10.92 h
A) 13.8 h
D) 15.26 h
B) 25,36 h
La hidrofilita (CaC1,) es una sal haloidea
que funde a la temperatura a 772 €. 51
esta sal fundida se electroliza durante
19,30
corriente de 400 miliamperios. ¿Cuántas
inmutos haciendo circular una
moléculas del elemento halógeno se
habrán liberado durante este tiempo?
A) 7.8.10N,
B) 1,5.10N,
C)2.4.10N,
D)2,4N,
EL5N,
Compendio Académico
6. Se desea recubrir con oro una cuchara
mediante un proceso de electrólisis, para
lo cual se usa una solución que contiene
lones oro (1D. Determine el tiempo en
horas que tomaria dicho proceso con una
corriente de 12 A. la cuchara tiene una
área superficial de 0,3 m* y se requiere un
espesor de oro de 0.01 mn.
Dato:
masa molar (Au) = 197 g/mol
densidad (Au) = 19.3 g/em'
A)8.16
D) 6.25
B) 4.56 €) 1.97
E) 2.67
En la electrólisis de una solución acuosa
de E(XO.), se deposita en el cátodo 156 g
de E debido al paso de cierta carga
eléctrica, ¿Qué volumen de gas se libera a
27C y 4.1 atm. de presión en el ánodo al
mismo tiempo?
Dato:
Masa molar (g/mob: E=65: N=14: O=16
A)40L
D) 6.5 L
B+12.6 L (017.2 L
E) 5.6 L
Al electrolizar una solución acuosa de
cloruro de potasio KC] se obtuvo 500 g de
potasa caustica al 28% en masa de
hidróxido de potasio. ¿Cuál es la masa de
hidrógeno gaseoso que se libero para
obtener dicha solución en el proceso
electrolitico?
Dato: Masa atómicas (K=39. Cl=35.0:
0=16)
A)258
D)35 8
Bobe (13.58
E1258
215
Lumbreras Editores
10.
11.
216
Sobre electrolisis
LL. El electrodo positivo es aquelen ,
donde ocurre la oxidación.
IL Elelectrodo negativo se llama ánodl
en el ocurre la oxidación.
IL El conductor externo permite la unión
del cátodo y del ánodo, a través de el
fluyen los electrones.
IV. Si el proceso se para un
electroplateado, el objeto a recubrir se
usa
debe colocar en el cátodo.
Es (son) correctofs)
A UI. B1-I
D) 1 = 111 = IV
01-11 -1V
E) Todos
Se hace pasar una corriente de 2 amperios
durante 1930 minutos a través de una
celda electrolitica que contiene NaCl
fundido. Determine
l.. La masa de sodio producido en gramos
II. El volumen de Cl, liberado, medidos a
condiciones normales.
Dato: P.A. (Na=23 ; Cl=35,5)
A) 64,3 g y 67,20 L
B) 55,2 g y 11,20 L
(7) 16.9 g y 26,88 L
D) 25.6 g y 22,40 L
E) 55.2 g y 26,88 L
En la electrólisis de una disolución de
yoduro de potasio (KI) y carbonato de
sodio Na,CO, en agua y alcohol se forma
yodoformo CHI,.
yodoformo len gramos) que se forma al
Calcule la cantidad
electrolizar durante 5 horas a una
densidad de corriente anódica de 0.1
amperiostem?, con un ánodo de platino
cuya superficie total es de 80 cm”, siendo
el rendimiento de la corriente del 72%.
IZ
13,
14,
Dato: Masa atómica (1=126,9)
Reacción quimica.
+ C,H,OH+0H—10e" => CHI, +
CO, +H,0
A) 89,6 B) 28,8 0) 42,3
D 112 E) 67,2
Se tiene conectado en paralelo 20 celdas
en las cuales 10 contienen como electrolito
AgNoO, y las otras 10 contienen CoSO,. Si
en total ingresan 6,7.10'C. de carga
eléctrica al sistema. Determine la
cantidad len kilogramos) de oxigeno
recolectado en total en el proceso.
0) 356.6
E) 445,7
A) 398.3 B) 555,4
D) 234.5
Calcule la masa de níquel puro (en
toneladas) que se puede obtener en un
proceso industrial durante una semana. si
se cuentan con 70 celdas electroliticas
conteniendo una
solución acuosa de Ni[SO/),, sabiendo
además que por el sistema pasa una
corriente de 720 A.
Dato: masa atómica (Ni)=58,7 u.m.a
conectadas en serle,
A) 5,40
D) 6.18
B) 1,97 012,25
E) 3,5
Calcule el valor de la intensidad de
corriente que se requiere para reducir
todos los iones plata contenidos en 2,6 L
de AgÑNO, 2.5 M si el proceso debe durar
un día.
A)8,2A B)7,26A
D)2,4A
0) 10,8 A
E) 3,6 A
CAPÍTULO XxX
15,
16.
17.
Indique la veracidad (V) o falsedad (F) de
las siguientes proposiciones respecto a la
electrólisis:
Il. Es una transformación quimica no
espontánea.
IL. En un electrodo ocurre un proceso de
reducción u oxidación.
MI. El proceso a nivel industrial puede
utilizar corriente eléctrica continua o
alterna.
IV. En un proceso electrolítico, todas las
especies quimicas del electrolito
siempre se transforman.
A) VWVFF — B)VVVV C)VVFV
D) FVFV E) FFFV
¿Cuántas proposiciones son correctas
respecto al análisis cualitativo de la
electrólisis de una solución concentrada de
sulfato de cobre (11)?
L.— El cobre se deposita en el ánodo.
IL En
electrolítica se
todo momento la solución
mantiene
eléctricamente neutra.
MM. La solución que rodea al ánodo tiene
carácter ácido.
IV. Al final del proceso la solución
enrojece el pape de tornasol.
B) 2 03
E) O
m4
D) 1
¿Cuántos gramos de cobre se deposita a
partir de una solución de CuSO, contenida
en una celda que esta dispuesta en serie
con otra celda, donde se liberan 100,8 L de
gas a condiciones normales (con un
rendimiento del 90%), a partir de una
solución acuosa de NaCl, s1el rendimiento
es del 80%?
18.
19.
20.
A) 180
Compendio Académico
Dato: Masa molar (Cu=83,5 g/mol)
: B) 254 0135
D125 E) 63.5
Se tiene tres celdas electroliticas
conectadas en serie, cuyos electrolitos son
KO mc AgNOara Y
CrClu,,. Sien la cuba electrolítica que
respectivamente:
contiene la sal haloidea del metal alcalino
se liberan en total 448 L a condiciones
normales, entonces determine la masa del
metal de acuñación que se deposita.
Dato: Masa atómicas (Cr=52 ; Ag=108;
K=39)
A)520 y
D) 346.78
B) 780 g C) 2160 g
E) 4320 g
Determine el volumen a:47'C y 936
mmHg del recipiente que puede contener
la mezcla que se obtiene durante el
proceso electrolítico del agua acidulada, si
el rendimiento del proceso es del 80%,
sabiendo además que en el proceso circuló
2.5 Faraday.
A)J67,2 L
D) 532 L
B) 11,6 L C) 22,4 L
E) 10 L
Se lleva a cabo un proceso electrolítico
usando una disolución de sulfato de
amonio (NH/),SO, formándose en el
electrodo positivo persulfato de amonio
(NH ),5,0,. El potencial requerido es de
7.5 voltios, determine la producción de
persulfato de amonio por kilowatt-hora.
Dato: Masa molar (S=32 ; N=14 g/mol)
A) 296 g
D) 567 y
B) 943,6 C) 348.6 g
E) 882 y
217
Celdas Galvánicas mn
PV E gi eloctnalita
CAPÍTULO XXIV
Objetivos
Al finalizar el presente capitulo, el lector estaráen la capacidad de:
[e] Comprender el proceso de generación de la energía eléctrica, utilizando sustancias químicas.
[e] Usar los potenciales normales de electrodos para identificar el cátodo y el ánodo de una celda
[e] Catcular el potencial estándar de una celda galvánica.
[e] Utilizar fa ecuación de Nernst.
[e] Diferenciar pila primaria y pila secundaria.
Introducción
Existen reacciones Redox espontáneas, de las cuales se aprovecha la transferencia de electrones en los
dispositivos llamados celdas galvanicas o pilas, donde la energía producida en ella. es utilizada por ejemplo en
los relojes digitales en el encendido de los automóviles, en las calculadoras, ete.
El voltaje (diferencia de potencial) producido en estas pilas, depende de: la composición quimica de los
electrodos, la concentración de los electrolitos y de la temperatura a la que se encuentra. por ello para cada
electrodo y electrolito se deben indicar las condiciones de presión y temperatura.
La comprensión cabal de este fenómeno se pondrá de manifiesto al conocer, aplicar y comprobar la relación
cualitativa y cuantitativa entre una reacción química redox y la corriente eléctrica continua generada en ella, lo
cual veremos en el presente capitulo.
CONCEPTO
Son dispositivos en Jos que a partir del desarrollo de reacciones redox. se genera de manera
espontánea un flujo de electrones (corriente eléctrica), éste flujo tiene su origen en las diferencias
de los potenciales de oxidación de las diferentes sustancias. (generalmente metales), asi como
también de la concentración de sus electrolitos.
COMPONENTES
Electrodo
Superficie conductora. que permite el flujo electrónico. pueden ser activos (si participan en
las reacciones) o inertes (si no reaccionan) y forman parte de las semiceldas de oxidación y
reducción.
218
CAPÍTULO XXIV Compendio Académico
BA vota; iZ A o
En el caso de utilizarse o producirse sustancias gaseosas, las reacciones llevadas a cabo requieren de un catalizador
que generalmente es el platino (Pr). Pa
o e |
¡ Electrodo | | Semireacción ' Ae _ SEmIreacción .
ánodo | EJ oxidación
cátodo ' (H) reducción
Electrolíto
Es una sustancia que contiene ¡ones disociados (puede ser una sustancia fundida o en
disolución), y que esta en contacto con su respectivo electrodo! generalmente el soluto es una
sustancia salina.
Puente salino
Es un dispositivo, en cuyo interior contiene una solución saturada de KC1, NH,NO, una sal
fuertemente disociada en sus iones. generalmente mezclados con una solución de AGAR al 5% en
peso.
El puente salino cumple las siguientes funciones,
1. Permite el contacto eléctrico entre las dos soluciones de las semiceldas,
2. Evita que se mezclen las dos soluciones.
3. Mantiene la neutralidad eléctrica en cada semicelda.
Si el puente salino no se conecta rápidamente, entonces los iones se acumulan en torno a los
electrodos impidiendo que la celda funcione (se descargue)
Ejemplo:
Pila de Daniell. Es aquella celda que presenta como
Electrolitos: 2n50 ,,.,. 1M y CuSO ,,.,. 1M y como electrodos activos: Zn y Cu
l Unrriente 4 ma ornente E
ÁNODO|
losidación)
ZnsO(1M) CuSO¿(1M)
TO qt O
Los electrones se An de - Zn Cu +2e -- Cu Los electrones se
alojan del ánodo concentran enel cátodo
219
Lumbreras Editores
La reacción global: Zn + Cu? ——= Zn” + Cu
Diagrama: Zn/Zn'* (1M) // Cu*(1M) / Cu
Los electrones fluyen del electrodo de Zn hacia el Cu, debido a la mayor tendencia del Zn a
oxidarse.
POTENCIAL ESTÁNDAR DE ELECTRODO (E)
La magnitud del potencial estándar de una celda galvánica mide la espontaneidad de su
reacción redox, es decir, cada oxidación debe estar acompañada de una reducción (esto es, los
electrones deben tener un lugar a donde ir). Debido a que es imposible determinar
experimentalmente el potencial estándar de cualquier electrodo aislado, se establece un electrodo
estándar arbitrario y en función de ello conocen los potenciales relativos de otros electrodos.
y
| Por convenio internacional al electrodo de hidvigáno, se sl asigna arbitrariamente un |
| potencial de 0,00 voltios exactamente,
Electrodo normal de hidrógeno
ma = 250
Hot) Condición lion] = 1M
l atm estándar Pin = = latm
e
Oxidación:
A nciam [Hr2e > 2H"... E. =0V
o Reducción:
-Pt (negro) 2H" +2 ——e Ho... E. =0V
Potencial estándar de electrodo (£”)
Se forma una celda galvánica estándar de hidrógeno y otro electrodo, donde el voltaje de la
celda nos permite determinar el potencial estándar del electrodo (E,.,¿0 E)
Por convenio internacional el potencial estándar, para cada electrodo, se expresa para el
proceso de reducción llamado potencial estándar de reducción (Es).
E,..Muestra la probabilidad relativa de que se lleve a cabo la reducción, también se puede usar
para predecir los productos a formarse la dirección y la espontaneidad de la reacción redox
entre varias sustancias.
220
CAPÍTULO XXIV Compendio Académico
Potenciales Estándares de Electrodos para Algunos Elementos
A A A e:
Memento | Semimrancdónderoduccón | ra |
Li Li" +10" —23.05
K > K”" +10 2.93
Ca 5 Ca" +20 2.87
Na E Na' + lp” 971
Mg E Mg" + 20 2,37
: Al y AI" +30 1.66
Zn al Zn? + 20 0.76
Cr A Cr" +30 0.74
Fe E Fe* 4 27 0,44
Cd 2 Ca? + 207 0,40
| Ni 5 Ni? + 2p7 0,25
| Sn B Sn” + 2 0,14
Pb S Pb" +20 -0.13
A, S 2H" + 207 0
Cu E Cu? + 207 +0,34
l, 1, +20 +0,54
Hg Hg? + 247 +0,79
Ag X Ag" + lo +0,80
Br, Br, + 20 +1.08
El, X Cl, + 2a +1,36
Au Au?” + 36 +1.50
Fr 2 e F +2,87
Observación:
2H,0 + 2” + H + 20H ¡543 + Eb =-0,83 v
POTENCIAL NORMAL DE UNA CELDA (Ex 01)
Es la diferencia de potencial entre las semiceldas normales de reducción y de oxidación
los = A E= Eucáncón + Envdució |
Tenemos por ejemplo la celda de Daniell
o
Zn*+2e => Zn E=-0,76V
Cu” +20 => Cu E=+0,34V
0
De acuerdo a los datos de E de los electrodos observamos que el cobre presenta mayor
tendencia a reducirse debido a que posee un mayor potencial de reducción, entonces el Zn se oxida.
221
Lumbreras Editores
Cátodo:Cu'**+2e"= Cu':e,,=+0.34w
Ánodo:Zn-2e" = Zn*; E m1 = +0, 76v
Redox total
Cu*+Zn*= Cu +2Zn el pila = +1, lv
a
Ebrida = 1.1 S nos informa que al circular 1C de carga. la energía generada es 1.1)
ECUACIÓN DE NERNST
Se emplea para calcular los potenciales de electrodo o potenciales de las celdas para
concentraciones y presiones parciales diferentes a los valores del estado estándar, pero a 25.
| _ 0,059
| Eee =Ecelda — a ER
]
Donde:
Extra) = Potencial de celda. en condiciones no estándar; es el potencial al inicial, en el momento
del descargado.
Eo 1 = Potencial estándar de celda.
n = número de electrones que se transfiere en la reacción total
Q) = cociente de la reacción: en ella se utiliza las concentraciones molares de jones presentes y que
participan en la reacción y/o las presiones parciales de los gases en dicho instante.
o
lQ= [Productos iónicos]
| [Reactantes iónicos]
Ejemplo:
Calcule el potencial de la siguiente celda.
Zn/Zn* (0,1M) // Cu*0.001MYCu
Resolución
Como és no estándar se calcula el cociente (Q) de la reacción.
Zn -—2e * Zn”*
“donde: n=2, E... =1,1 v (celda de Daniell) y celda
Zn+ Cu = Zn “+Cu
(0.001 M) (0,1 M)
01M. . = = 10% : luego reemplazando en la ecuación de Nernst
Cu "| 0.001M
Ecoras = 1,1 PE log10*=1,041V. Al ser positivo nos informa que el proceso es espontáneo.
222
CAPÍTULO XXIV Compendio Académico
CELDAS DE CONCENTRACIÓN
Como el potencial de un electrodo depende de las concentraciones de sus iones usados es
posible construir una celda con dos semiceldas hechas del mismo material pero que tengan
diferente concentración iónica. A este tipo de celda s se le conoce como celda de concentración.
En cualquier celda de concentración la reacción espontánea se producesiempre de la solución
mas diluida hacia la solución mas concentrada.
La ecuación de Nernst será!
o _— A "
la 0 0591 Solución dil diluida i ,
mida PTA j | ya que el E... = 0,0 v
selución conce
Calcule el potencial de la siguiente celda:
Zn/Zn” (0.01M) // Zn**(0,1M) /Zn
Resolución:
E... =0- 9059 192 201 - 0.0995
3 0.1
BATERÍA (pila)
Es una celda electroquímica. o una serie de celdas electroquimicas conectadas que pueden
utilizarse como fuente de corriente eléctrica continua. cuyo voltaje disminuye durante la descarga.
Se conocen dos tipos!
Pila Primaria
Son aquellas pilas que no se pueden recargar, es decir una vez que los productos quimicos se
han consumido, no es posible la reacción quimica posterior. Los electrolitos y/o los electrodos no
se pueden regenerar invirtiendo el flujo de corriente a través de la celda usando una fuente externa
de corriente continua.
Ejemplo:
Pila de Leclanche, la bateria de mercurio, pilas alcalinas. etc.
Pila Secundaria
Son aquellas pilas que sé pueden recargar, es decir los reactivos originales se pueden,
Tege nerar.
Ejemplo:
Acumulador de plomo, la celda de niquel — cadmio (Ni-Cd), etc.
Esquema ilustrativo:
PILA DE LECLANCHÉ
Se denomina también pila seca, fue patentada por Georges Leclanché en 1 S66 esta constituido
por un recipiente cilindrico de zinc (ánodo) y una varilla de carbón (cátodo) ubicada en el centro del
cilindro que se encuentra lleno de una mezcla húmeda la celda no es seca en realidad), de cloruro
de amonio (NH,CD. óxido de manganeso (IV) MnO, y cloruro de zinc (ZnCL). El recipiente
cilindrico debe estar sellado para evitar que la humedad se evapore.
223
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23 de Enero del 2021 09:29pm
Atentamente
Lumbreras Editores
Cátodo +) Grafito inerte
2NH + 26 e 2NH,+H. Reducción
: e a 2) del electrolito
División de papel
Pasta húmeda de ZnCl, y NHy¿Cl
Capa de MnO, (despolarizante)
2Mn0O, + H. —h Mny,0,+ H,0
Ánodo (-): Zinc activo
Oxidación
EFE Znils) Zn * + 2e del ánodo
Fondo metálico
ACUMULADOR DE PLOMO
Es un dispositivo ampliamente usado en los vehiculos como generador de corriente continua.
Esta constituido por seis celdas idénticas conectadas en serie. Cada celda tiene un ánodo de plomo
esponjoso (granulado) y un cátodo de dióxido de plomo (PbO,) tanto el cátodo como el ánodo están
sumergidos en un solución de ácido sulfúrico que actúa como electrolito.
Esquema Ilustrativo
Ánodo
Planchas de plomo llenas con plomo esponjoso Planchas de plomo
lonas con Pbú,
La reacción en cada celda:
Anodo: Ph + SO, -2e —--= PbSOy, E=+
0,356V
Cátodo: — PbO,+4H'+ SO, +2e PbSO y, + 2H.0.— E=+L685V
+ y descarga ] 3
Ph, , + PbOs, , + 4H + 250, .——— 2Pb80, ,+ 2H,0,, ak= +2.0041V
" 2 A recarga
2H280,,,
1
224
CAPÍTULO XXIV Compendio Académico
En condiciones estándares la operación de cada celda produce 2,041V (aproximado 2V).
A diferencia de la celda de Leclanche el acumulador de plomo es recargable.
En el acumulador de plomo la reacción electroquímica consume ácido sulfúrico por lo que se
puede saber que tanto se ha descargado la batería midiendo la densidad de la solución de ácido
sulfúrico, en una bateria completamente cargada la densidad del ácido sulfúrico debe ser mayor
o igual a 1.2 gímL
PROBLEMAS
Determine el potencial de electrodo, de la
semicelda: H,., / Hai + sabiendo que:
pH=2 y la presión parcial del H, es de 2
atm, T=67'C.
(0) 0,317 V
E) 0,109 V
A)-0,109V B)0,144 V
D) -0,144 V
Sobre el acumulador de Pb, señale lo
incorrecto.
A) Al descargarse una bateria, hay
formación de sulfato de PH(ID) insoluble
en ambos electrodos.
B) Cuando se produce una descarga.
ocurre un proceso de electrólisis
C) El grado de descarga de la bateria se
puede conocer midiendo la densidad
del ácido presente
D) Sus electrodos de Pb y PbO, están
sumergidos en solución de acuosa
concentrada H,50,
E) La reacción catódica es
PbO, + 4H" + SO, + 2e” — PbSO, +
2H,0
Según el siguiente proceso
+ 41
Feo) + C0íac) a Perro + Co.
Señale usted como verdadero (V) o falso
(F)
L Es una reacción espontánea.
II. El potencial estándar de la pila será
de 1,06 V.
MIMI. La constante de equilibrio de la pila
está entre 10* y 107
Dato:
E'(Fe*/Fe”) = 0,78 V
E'(Co"/Co**) = +0,28 V
B) FFF C) VVV
E) FFV
A) VFF
D) FVF
¿Cuál es la concentración molar del Cd”,
en la siguiente pila?
Zn/Zn'* (0,09 M) // CA MICA
Si la £e.m. es igual a 0,4 V; además
e (ZniZn'% = 0,76 V
e (CdW/Cd**) = 0,40 V
Considere: 0,059=0,06 y 101% =21,4
A) 1,296M B)1,926 M
D) 1,935 M
C) 0,926 M
E) 1,914 M
225
Lumbreras Editores
s
226
Marcar verdadero o falso respecto a una
pila o celda galvánica.
L — () El cátodo es de carga negativa. |
IL. ( ) El ánodo sólo es activo y en él
ocurre la oxidación
IM. (El redox necesariamente debe ser
espontanea para que genere
corriente.
IV. (La pila primaria y pila secundaria
se diferencian fundamentalmente por
el tipo de electrodo.
A) FVFF B) VFVF C) FFFF
D) FFFV E) FFVF
Una solución se prepara de tal modo que
al principio es 0,060 M de Fe”*. 0.10 M de
Cr,O- y 2.0 M de H. Después que se
descargue la pila galvánica. ¿Cual seria la
constante de equilibrio aproximadamente?
6Fe** + Cr,O, +14 H" = 6Fe"' + 2Cr* +
7H,0
Si
Fe*/Fe* =0.771 voltios
Cr,O7/Cr” = 1.33 voltios
O) 710"
E) 1.2x10*
A) 7x10% —B)10”
D)10”
Se ha diseñado una celda Zn—H,, cuya
fem. es 0,05 Y. Si la concentración del
Zn'”, se mantiene constante e iguala 1
M. ¿Cuál es el pH aproximado de la
solución?
Asumir presión estándar
e (Znv/Zn**) =+0,76V ;
AY 11
D) 12
02
E) 10
B)8
8.
11.
Halle el logíKeq) a 25"C para la reacción
20u + PtCL, = 2Cw" + PtCl, + 201
¿E (Cu' Cu) =0.521 V
E(PtC1,/PtC1) = 0.680 V
A) 5.39 B) 50
D) 4.68
C) 5,58
E) 2.54
Indique la relación incorrecta respecto a
las siguientes semiceldas a 25 C.
Ag/Ag” E"=-—0.80 Y
Pb"“/Pb E=-0.13V
L — ElPbes oxidado a ion plumboso
IT. AE pila = +0,93 V
III, Elion Ag” es más reductor
A) HI
D) 1
B)1 y 1H C)H y HI
E) Il
Halle el potencial del siguiente electrodo
a25C.
Clua +20" = 2017.
mob
Datos: E,.,=1.36 V
Por =2.5 atm y (C1]=1 M CL
A3,17VY B)-0.37V 01,57 V
DIL37V E) -1.37 V
Halle el potencial de celda a 25'C
Sn/Sn*(0.01 MWFe*0.03 M) /Fe*0,1MD/Pt
Dato:
e (Sn'Sn) = 0.136 V
€ (Fe”Fe*) =+0,771 V
log3 = 0.48
A) 1,593 VW B)0.935V C) 1.935 V
D) 0,539 V E) 0.395 V
CAPÍTULO XXIV
1.
13,
Según los siguientes potenciales estándar
Fe” +e — Fe”
MF,+e > F
E =0,77 V
€ =2,85 V
¿Cuál es la afirmación correcta?
A) El flúor molecular es un agente
oxidante más energético que el ion
férrico.
B) El flúor
reductor.
C) El ion férrico es un agente oxidante
más energético que el flúor molecular.
D) El ion fluoruro es un agente más
oxidante que el ion ferroso,
EJ El ton ferroso es un agente menos
oxidante que el ion fluoruro.
molecular es un agente
Halle el voltaje de la siguiente celda
Zn/Z2nS0 (0.10/PUCL (2atmYNXH CH0.01M)
14.
15.
e (Zn Zn") =-0,76V :
e (01/CrU)=+*1.36V