1. Ciencia

Curso de Ingreso
Intensivo 2015
MATERIA:
Química
Para las carreras:
• Licenciatura en Criminalística
• Técnico Universitario en Balística y Armas Portátiles
• Perito en Papiloscopía
• Calígrafo Público Nacional
• Licenciatura en Gestión de Siniestros
Instituto Universitario de la Policía Federal Argentina
Curso de Ingreso 2015
Química
Fundamentación
El estudio de la química permite dar cuenta de manera más precisa de algunas
situaciones y fenómenos de la naturaleza, en particular aquellos en los que los
materiales interactúan dando como resultado el cambio de algunas de sus
propiedades de acuerdo a ciertas correlaciones. Los conceptos químicos que
permiten comprender desde un marco teórico más potente estos procesos se
adquieren paulatinamente y a lo largo de un estudio sostenido. No obstante, un
primer tipo de conceptos ya han sido introducidos en los niveles educativos
previos y pueden ser retomados para profundizar y afianzar ciertas
capacidades en los estudiantes. Los conceptos y principios químicos tendrán
entonces la importancia de permitir a los cursantes dar descripciones, obtener
previsiones, realizar conjeturas y anticipar la evolución de ciertos sistemas
frente a ciertas situaciones. Estas habilidades de utilizar la química como una
herramienta que permite comprender algunos procesos en el entorno serán el
foco del dictado del presente curso.
Habilidades y capacidades
Con la secuencia de clases del curso de ingreso en la materia, se espera que los
cursantes puedan afianzar y desarrollar las siguientes capacidades:
• Analizar configuraciones representacionales: noción que incluye
diversos lenguajes que atienden algunas dimensiones y no otras. Por
ejemplo, gráficos, esquemas, simbología, lenguaje específico y
simbólico, otros.
• Comprender y articular los contenidos abordados al dar cuenta de
procesos químicos en términos de los conceptos de la disciplina y los
principios adecuados.
• Relacionar algunas actividades experimentales simples con los aspectos
teóricos tratados.
• Interpretar y analizar situaciones problemáticas novedosas a la luz de la
teoría y la práctica propuesta.
Programa de contenidos:
Unidad I: Sistemas Materiales.
A) Estados de Agregación de la materia. Modelos cinético- molecular de los
estados sólido, líquido y gaseoso. Cambios de estado. Sus Leyes.
B) Sistemas materiales: clasificación. Conceptos de fase y componente.
Propiedades intensivas y extensivas. Criterio de heterogeneidad y pureza.
Métodos de separación y fraccionamiento de sistemas materiales. Ejercicios
de aplicación.
Unidad II: Teoría Atómico – Molecular
Teoría de Dalton. Sus postulados. Átomo y molécula. Número de Abogadro y
Mol. Masas Atómicas y Moleculares. Estructura atómica: Breve reseña de los
modelos de Rutherford y Bohr. Modelo cuántico actual.
Unidad III:
A) Tabla periódica de los elementos químicos. Tabla y ley de Mendeleyev.
B) Uniones químicas intramoleculares: iónica, covalente y covalente dativa o
coordinada. Justificación y representación mediante diagramas de Lewis.
Ejercicios de aplicación.
C) Clasificación de compuestos químicos, fórmulas y nomenclatura en el
sistema tradicional y en el IUPAC de compuestos binarios y ternarios.
Ejercicios de aplicación.
Bibliografía Optativa:
-
Textos de tercero a quinto año de la escuela secundaria.
Metodología de Trabajo:
- Clases presenciales, poniendo en práctica una secuencia didáctica de
motivación, introducción conceptual y aplicación.
- Clases participativas, acercando a los futuros estudiantes universitarios a
nuevos conocimientos y al trabajo colaborativo.
-Resolución de situaciones problemáticas planteadas para cada clase.
- Recursos didácticos: Medios audiovisuales, pizarra, discusión en los foros
del campus virtual.
Metodología de Evaluación:
- Asistencia obligatoria: Porcentaje mínimo de asistencia: 80 %
-Dos exámenes parciales optativos y un examen integrador final en forma
individual y escrita.
Condiciones de aprobación
Hay dos tipos de exámenes: los “parcialitos” y el examen integrador.
Los parcialitos
Durante la cursada, hay 2 “parcialitos”, que son exámenes que duran de 20 a
30 minutos. Cada parcialito tiene 4 preguntas. Cada una de ellas vale 1 punto,
por lo que las notas de los parcialitos pueden ser 0 (cero), 1 (uno), 2 (dos), 3
(tres), ó 4 (cuatro).
El examen integrador
El examen integrador es el examen que se rinde al final de la cursada. Es un
examen obligatorio. Para poder rendir este examen, debe sumarse un mínimo
de 3 puntos entre todos los parcialitos. Por ejemplo, una combinación posible
puede ser:
1er. parcialito: 2 (dos).
2do. parcialito: 1 (uno).
Así se estaría en condiciones de rendir el examen integrador. Este examen
consta de 10 preguntas. Cada una de ellas vale 1 punto, por lo que las notas
van de un rango de 0 (cero) a 10 (diez).
Aprobación de la materia
Para obtener la nota final de la materia, se calcula el promedio de:
- el promedio de las notas de los parcialitos (convertidas a notas decimales).
- la nota del examen integrador.
Este promedio final debe ser igual o mayor a 4 (cuatro) para tener aprobada la
materia.
Retomemos el ejemplo anterior. Convertidas a notas decimales, el estudiante
obtuvo:
1er. parcialito: 5 (cinco).
2do. parcialito: 2, 50 (dos 50/100).
Promedio: 3, 75 (tres 75/100). Atención: si y sólo si este es el promedio, se
toma como un 4 (cuatro).
Y supongamos que en el examen integrador obtiene un 4 (cuatro). La nota
final de la materia es de 4 (cuatro). Por lo tanto, tiene aprobada la materia.
Pero si el estudiante tuvo esas notas en los parcialitos, y en el examen
integrador obtiene un 3 (tres), la nota final de la materia es de 3, 50 (tres
50/100), y por lo tanto no tiene aprobada la materia.
Hernán Miguel
Coordinador de Ciencias Básicas
Instituto Universitario de la Policía Federal Argentina
C u rso In te n siv o de In g re s o : Q n ím ica.U N ID A D I: SISTEM A S M A T E R IA L E S
A ) E stados de agregación de la m ateria. M odelo cinético-m olecular de los estados
sólido, líquido y gaseoso. C am bios de estado. Sus L eyes.B ) Sistem as m ateriales: clasificación. C onceptos de Fase y C om ponente. P ro p ied ad e s
intensivas y extensivas. C riterios de h etero g en eid ad y pureza. M étodos de sep aració n y
fraccionam iento de sistem as m ateriales. E jercic io s de aplicación.-
F uente B ibliográfica: “ Q U IM IC A B A S IC A ” C ecilia Di R isio y col. Segunda E d ic ió n
E ditorial C C C educando - 2006.-
P A R T E A:
1. M a te ria y E n e rg ía .La Q u ím ica es una ciencia ex perim ental y com o tal requiere de la observación y
la experim entación, que provienen del m undo m acroscópico. P ero, p a ra explicar los
hechos ob serv ad o s, se requiere de la creación de un m odelo teórico a nivel
subm icroscópico. Es decir, u n a te o ría b asad a en la form ulación de h ipótesis o
suposiciones, a través de las cuales es p o sib le explicar los hechos experim entales. L a
Q uím ica es la cien cia que e stu d ia la natu raleza de la m ateria, sus p ro p ied ad es, las
m odificaciones que se producen e n su com posición y los cam bios de energía que
acom pañan a las ínism as.L lam am o s m ateria a todo aq u ello que nos rodea, ocupa un lugar en el espacio y
es p ercep tib le p o r nuestros sentidos. L a m a teria tiene m a sa y o cu p a un lu g a r en el
espacio; decim os que es extensa. El U n iv erso que nos ro d e a está form ado p o r m a te ria y
en él ocurren fenóm enos físicos y quím icos.T o d a p o rció n lim itada de m a teria recibe el nom bre de cuerpo. E s decir, un
cuerpo es un objeto m aterial caracterizado p o r su forma. L a m ateria e stá caracterizada
p o r tener m a s a L a distinta resisten c ia que ofrecen los cuerpos al m ovim iento re cib e el
nom b re de in e rc ia y es u n a p ro p ied a d del cuerpo. L a m agnitud que m ide la in e rc ia de un
cuerpo es la m a s a U n objeto que tiene u n a m a sa grande p resenta m u ch a re siste n c ia ai
m ovim iento. L a unidad de m asa ad o p tad a p o r el Sistem a M étrico Legal A rgentino
(S IM E L A ) es el kilogram o (kg). N e w to n d escu b rió que,entre dos cu erp o s cu ale sq u iera
siem pre existe u n a fu e rz a de atracción, que rec ib e el nom bre de fuerza gravitatoria. E sta
afirm ació n es co n o cid a com o Ley de G rav itació n U niversal. La ley se extiende a todos
lo s objetos del U niverso. El peso y la m a sa so n m agnitudes distintas. L a m asa es una
m ed id a de la cantidad de m a teria de un cuerpo y es u n a constante p ro p ia del m ism o. E l
peso, en cam bio, es u n a fu erza y v a r ía ligeram ente con el lugar de la T ie rra donde se
m ida. Los qu ím ico s no usan el p eso sino la m a s a L a E nergía, a d iferen cia de la m ateria, no la podem os v er ni tocar, sólo ía
p ercib im o s a trav és de sus efectos. L o s cien tífico s reconocen principalm ente dos form as
básica s de en erg ía m ecánica: la en ergía p o ten cial y la cinética. -
1
f
L a en erg ía potencial (Ep) es básicam ente la capacidad que tiene un cuerpo de
re a liz a r trabajo debido a la posición que ocupa respecto de la superficie de la T ierra. Por
ejem plo, el ag u a que se encuentra en la paite superior de u n a cascada, tiene energía
potencial, porque puede caer. T am b ién posee energía potencial u n a p ie d ra suspendida
en el aire, porque tiene la p o sib ilid a d de caer. En cam bio, u n a p elo ta que h a caído sobre
la. p lay a no tiene m ás p o sib ilid ad de caer y p o r lo tanto 110 p osee e n erg ía potencial.
Cuanto m ás alto se h a lla un objeto, m ayor es su energía potencial. La energía cinética
(E c), en cam bio, está a so cia d a al movim iento de un cuerpo. P o r ejem plo, el agua que
cae en u n a c a s c a d a L a en ergía cin ética de un cuerpo puede calcu larse m ediante la.
fó rm u la E c = V2 m x v 2, donde m es la m asa del cuerpo y v su velocidad. Cuanto m ayól­
es la v elo cid ad de un objeto m ayor es su en ergía c in é tic a C uando conectam os u n a plancha, ésta recibe energía e léc tric a que luego se
tran sfo rm a en calo r (en erg ía calórica). Si encendem os u n a lam parita, la energía e léc trica
calien ta el filam ento de tungsteno, que devuelve la energía a d q u irid a en form a de luz
(en erg ía radiante). Las p ila s que usam os a diario, proveen en erg ía eléctrica a expensas
de en erg ía quím ica. E stos ejem plos nos indican que la. energía se p resen ta de distintas
form as que p u e d en convertirse unas en otras. A lbeit E instein p o stu ló la equivalencia
entre la m asa en rep o so de un cuerpo y la energía, ex p resad a p o r la fam osa ecuación E =
m x c¿, donde c es la v e lo cid ad de la luz.2. E stados de A gregación de la M a te ria L a m a te ria se presenta, en tres estados físicos diferentes denom inados estados de
agregación: sólido, líquido y gaseoso (el estado plasm a no corresponde a este curso). Los só lid o s tienen fo rm a y v olum en p ropios y prácticam ente 110 se ios pueden
com prim ir. A nivel subm icroscópico, es el estado más ordenado y las partículas que lo
constituyen form an un conjunto com pacto, que les im pide trasladarse. Los líquidos, en
cam bio, si bien tienen v olum en p ro p io , adoptan la fo rm a del recipiente que los contiene.
Son p o c o co m p resib les, y sus p artícu las pueden deslizarse unas sobre otras, lo cual Iesp o sib ilita fluir. E l estado líquido es más desordenado que el sólido, pero menos que el
gaseoso. F in alm en te los gases, no tienen fo rin a ni v olum en propios. O cupan todo el
espacio del recipiente que los contiene y se com prim en fácilm ente. Es el estado de
m áxim o desorden y sus p artícu las se m ueven al azar. Tanto los líquidos com o ¡os gases
p resen tan la p ro p ied a d de m overse progresivam ente de u n a p arte a otra, es decir, fluyen.
P o r e sta razón se los conoce con el nom bre de fluidos.P a ra estudiar la estructura de la m a teria es indispensable rec u rrir al m undo
subm icroscópico. P odem os im aginar este m undo, adm itiendo que está constituido p o r
p artícu las tan p eq u eñ a s, que no pueden ser percibidas directam ente por nuestros
sentidos ni aún en el m icroscopio m ás potente. P artiendo de la b ase que la m ateria e stá
form ada, p o r m inúsculas partículas invisibles, podem os rep resen tar, a nivel
subm icroscópico, ios tres estados de la m ateria utilizando esferas que sim bolicen las
p artícu las del sólido, del líquido y del gas, m ediante dib u jo s esquem áticos que
sim bolizan un ínfim o núm ero de partículas, representativo de to d a la m u e stra E je rc ic io : R e aliza r u n a búsqueda bib lio g ráfica'in tern et de im ágenes de rep resen tació n
de los estados de agregación de la m a te ria 3. M odelo cinético.Si se an aliza el com portam iento de las partículas que constituyen la m ateria, se
o b se rv a que, p o r ejem plo, las partículas de polvo suspendidas en el aire, se m ueven
continuam ente en distintas direcciones como im pulsadas p o r fuerzas invisibles. R o b ert
2
B row n observó un m ovim iento sim ila r en pequeñas partículas sólidas (granos de polen)
suspendidas en un gas o en un líquido. El m ovim iento e ra al azar en form a de zigzag y
m ás intenso cuanto m enor e ra la partícu la suspendida y m ás elevada la te m p e ra tu ra
Este fenóm eno es conocido con el nom bre de m ovim iento hrow niano. Se e x p lica este
hecho suponiendo que las p artícu las del gas o del líquido se m ueven y chocan a las
partículas del sólido suspendido, a las que les confieren su m ovim iento. M ax w ell y
B oltzm ann, con el objeto de d ar u n a interpretación general de este fenóm eno,
propusieron la te o ría cinética de l a m ateria, b a sa d a en los enunciados siguientes:
-Las partículas constituyentes de la m ateria están en m ovim iento, es decir, poseen
en ergía cinética. -Cuanto m ayor es la tem p e ra tu ra tanto m ay o r es la energía cin étic a m edia (prom edio) de
las partículas. -Entre las partículas que com ponen la m a te ria existen fuerzas de atracción. D e acuerdo con esta te o ría la quím ica explica las características de sólidos,
líquidos y gases de la siguiente form a:
* Sólidos
Las partículas del sólido se atraen entre sí con gran intensidad, de tal m odo que su
energía cinética no es suficiente p a ra que se deslicen. E stán situadas m uy c e rc a unas de
otras, ocupando posiciones fijas en el espacio y form ando, en general, un ordenam iento
re g u la r que se m antiene en todo el sólido. E sto hace que los só lid o s tengan fo rm a y
volum en propios y que al au m en ta r la p resió n su volum en prácticam ente no v a ríe (son
incom presibles). L a en ergía cin ética se pone de m anifiesto p o r vibraciones alred ed o r de
una p o sició n fij a * Líquidos
En los líquidos las p artícu las se atraen con m en o r intensidad que en ios só lid o s, pero la
atracción es suficiente com o p a r a que estén m uy cerca unas de otras. P o r ello, los
líquidos son casi incom presibles. Sin em bargo, a diferencia de los sólidos, las partículas
de lo s líquidos gozan de c ie rta lib ertad com o p a ra deslizarse unas sobre otras. P o r esta
razón los líquidos pueden fluir. A dem ás, com o las partículas del líquido 110 m antienen
posiciones fijas, pueden ad ap tarse a la form a del recipiente que los contiene. T ienen
volum en propio aunque no fo rm a p ro p ia .4 G ases
N o tienen ni fo rm a ni v o lu m en propio. L as partículas de los gases chocan entre sí y con
las paredes del recipiente que los contiene. P rácticam ente no se atraen, p o r lo cual se
encuentran m uy alejadas unas de otras, ocupando todo el espacio que tienen disponible.
Esto explica la gran co m p re sib ilid a d de los gases, dado que un aum ento de la p resió n
im p lic a una dism inución de la d istan cia entre las partículas, dism inuyendo el v o lu m en .4. C am bios de estado. Es po sib le pasar de un estado de agregación de la m a te ria a otro. P o r ejem plo,
to d o s sabernos que si dejam os durante un tiem po a te m p eratu ra am biente ( 20°C) un
trozo de hielo (agua en estado só lid o ), éste se derrite form ando agua al estado líquido.
El hielo se ha. fundido y este p ro ceso recib e el nom bre de fusión. D urante la fusión del
h ielo la tem peratura perm anece constante en 0°C. L a fusión es el pasaje del estado
só lid o al líquido. Las p artícu las p asan de un estado bien ordenado en el só lid o a un
estado más desordenado en el líquido. Se com prueba experim entalm ente que durante
cualquier p ro ceso de fusión, la tem p eratu ra no cam bia. La tem peratura, a la cual ocurre
la fusión depende ílí*- 1Ci s-u-terd-ííc ia en cu estió n y de la p resió n a la que se realiza. Si la
fu sió n se realiz a a p resió n atm o sférica norm al (1013 liPa), e sta tem p eratu ra se denom ina
3
punto de fusión norm al. Si luego de la fusión del hielo calentarnos el a g u a obtenida, la
tem p eratu ra au m en ta h a sta llegar a los 100°C, donde perm anece constante. A esta
tem p eratu ra observam os que el agua hierve. Este proceso que ocurre en to d a la m asa del
líquido, recib e el nom bre de ebullición. L a E bullición: es el pasaje de líquido a vapor
que tiene lugar en toda la m asa del líquido, a una tem peratura y presión determ inadas.
D urante la ebullición de cualquier líquido, la tem peratura perm anece constante. L a
tem p eratu ra a la cual u n líquido hierve depende de la naturaleza del m ism o y de la
presión. C uando se entrega calor a un a sustancia, aum enta la v elo cid ad m edia de las
p artícu las que l a com ponen hasta alcanzar la en ergía suficiente para p ro d u cir el cambio
de estado. Si la ebullición ocurre a p resión atm osférica norm al, esta tem p eratu ra recib e
el nom bre de punto de ebullición norma!. Los puntos de fasió n y de ebullición son
p ro p io s de cada s u stan cia
E l ag u a p a s a de líquido a v apor aún a tem p eratu ra am biente. E ste p ro ceso ocurre
en la superficie del líquido a cualquier tem peratura y se denom ina evaporación.
E vaporación: es el pasaje de líquido a. vapor que se produce desde la superficie de un
líquido a cu alq u ier tem p eratu ra E n conclusión, la diferencia esencial entre evaporación
v eb u llició n re sid e en que la evaporación ocurre a cualquier tem peratura y sólo desde la
superficie, m ientras que la ebullición se produce a una tem p eratu ra determ inada, para
una p resió n d ada, y en todo el líquido. A m bos procesos suelen nom brarse m ediante la
p alab ra vaporizaci ón.
Los p a sa je s que experim enta la m a teria de un estado de agregación a otro, com o
co n secu en cia de absorción o liberación de calor, se denom inan cam bios de estado.
P u ed en lo g rarse m ediante la v ariación de la tem peratura, de la p resión o de am bas a la
vez. E stos cam b io s que no producen alteraciones en la com posición de la m ateria, son
tran sfo rm acio n es físicas. R eciben nom bres característicos. E je rc ic io : R e aliz a r una b ú sq u ed a bibliográfica/intem et de los cam bios de estados de
agregación de la m ateria: volatilización-sublim ación-solidificación-condensación.-
P A R T E B:
1. L a M a te ria y su s p ropiedades. Los c u erp o s presentan diversas características que perm iten distinguirlos entre
sí, que son sus p ro p ied ad es. L a densidad, el punto de ebullición, el color, el volum en y
la m asa, son ejem p lo s de p ro p ied ad es.Las p ro p ie d a d e s corno la masa, el peso y el volum en que v allan con la cantidad
de m a te ria co n sid erad a, se denom inan p ro p ied ad es extensivas.
Las p ro p ied a d e s extensivas deben m edirse sobre to d a la p o rció n de m a te ria so m etid a a
estudio y 110 p e rm ite n identificar un m aterial. P o r ejem plo, la p la ta y el platino p u lid o s
son m etales g rise s y brillantes que pueden confundirse. M idiendo las m asas o los
v o lú m en es de dos m uestras de am bos m etales 110 podem os d iscern ir cuál es cuál. P o r
eso, p a r a id e n tificar un m aterial es necesario analizar otras pro p ied ad es que lo
caractericen. La m a s a de u n a su stan cia com o el v o lu m en que ocupa son p ro p ied ad es
extensivas. Sin em bargo, si efectuáram os el cociente entre la m asa y el volum en, p a ra
distintas m uestras de u n a m ism a sustancia, encontraríam os siem pre el m ism o valor. Este
cociente entre la m a sa (m ) y el v olum en (v) de u n a su stan c ia se d en o m in a d en sid ad y se
sim b o liza m ed ian te la le tra g rieg a delta: 5 = m /v
4
L a d en sid ad no depende de la cantidad de m aterial considerado. A dem ás, com o cam bia
de u n a su stan cia a otra, es característica de cada sustancia y perm ite distinguirlas. E n el
ejem plo podem os distinguir la p la ta del platino m idiendo sus densidades. L a densidad
de l a p la ta es 10,5 g/cnr 5y la del platino 21,4 g/cm 3.P ro p ied ad e s como la densidad, cuyos valo res no cam bian con la cantidad de
m a teria considerada, se denom inan p ro p ied ad es intensivas. Las pro p ied ad es intensivas
están determ inadas p o r la natu raleza del m aterial considerado y no p o r la cantidad de
m a teria que contiene, p o r lo tanto p u ed en m edirse sobre cualquier porció n del sistem a.
Son ejem plos de p ro p ied a d es intensivas la densidad, el punto de fusión, el punto de
ebullición, la dureza, la conductividad eléc trica y la conductividad térm ica.2. Sistem as M ateriales. P ara efectuar un análisis de sangre un bioquím ico necesita extraer u n a m uestra.
La m ism a es su objeto de estudio y constituye un sistem a m aterial. P a ra estudiar las
pro p ied ad es del agua contenida en un vaso, es suficiente to m ar un a m uestra de la
m ism a, la cu al constituye otro sistem a m aterial. T odo cuerpo o conjunto de cuerpos que
es objeto de nuestro e stu d io 'e s un sistem a m aterial. Los sistem as pueden clasificarse
desde dos puntos de vista:
-Según su in terac ció n con el m edio que los rodea:
* Sistem as ab ie rto s:
Son aquellos que intercam bian m a te ria y en erg ía (en general en form a de calor) con el
m edio que los rodea. P o r ejem plo, un a b o te lla ab ierta que contiene perfum e, perm ite el
intercam bio de su v ap o r (m asa) con el m edio am biente a través de la b o c a y de calo r
(energía) p o r las paredes de la b otella.* Sistem as cerrados:
Son los que no intercam bian m ateria, p ero si energía con su entorno. Si a h o ra cerram os
la b o te lla con un tapón, im pedim os que los v ap o res de los com ponentes del perfum e se
escapen h a c ia el exterior. A hora te n em o s un sistem a cerrado, dado que no h ay
intercam bio de m ateria con el m edio am biente aunque puede in tercam b iar energía en
form a de calor.* Sistem as aislados:
Son aquellos que no intercam bian ni m ateria ni en ergía con el m edio am biente. Si a. la
b o te lla ce rra d a la aislam os ro d eán d o la con una cubierta aislante, estam os en p re se n c ia
de un sistem a aislado. Este se ría el caso de un term o .E l otro criterio de clasificación es: Según las pro p ied ad es de la materia.:
~ Sistem as hom ogéneos: un sistem a h o m ogeneo es u n iio n n e y no p resen ta n in g ú n
lím ite de sep aració n .S upongam os que tenem os un recipiente con a g u a y extraem os u n a m u estra del liquido
con el objeto de determ inar su punto de ebullición a presión norm al. A l efectuar la
determ inación observam os que e! v a lo r obtenido es 100 °C. Si hacem os lo m ism o co n
o tra m u e stra ex traíd a del m ism o recip ien te, tam bién encontrarem os el m ism o resultado.
Se hace evidente que cu alq u iera s e a la m uestra de ag u a que tom em os, el punto de
ebullición es el m ism o. M ás aún: cu alq u ier otra p ro p ied ad intensiva que determ inem os,
com o p o r ejem p lo la densidad, es la m ism a en todo el sistem a. D ecim os entonces que la
m u estra de ag u a es hom ogénea. Los sistem as hom ogéneos son aquellos en los que sus
p ro p ied ad es intensivas no cam bian a lo largo de todo el sistem a, es decir, cualquier
p o rc ió n del sistem a tiene los m ism os v a lo re s de sus pro p ied ad es intensivas que el resto.
5
♦
Sistem as heterogéneos: Son sistem as heterogéneos, aquellos cuyos valo res de las
p ro p ied ad es intensivas v aría n según la porción del sistem a considerado. Si a l recipiente con agua del ejem plo anterior, le agregamos unas gotas de aceite,
v erem o s que éste flo ta en el agua. E sto se debe a que la densidad del aceite es m enor
que la del ag u a E l sistem a dejó de ser un sistem a hom ogéneo, porque el aceite no tiene
las m ism as p ro p ied ad es intensivas que el a g u a Los sistem as heterogéneos no son
uniform es, sino que presentan p artes, com o agua/aceite, separadas p o r superficies de
discontinuidad b ien definidas. C ada u n a de esas partes que tiene iguales valores de las
p ro p ied ad es intensivas, constituye u n a fase del sistem a P odem os afirm ar que todo sistem a hom ogéneo e stá constituido p o r u n a s o la fase
(m onofásico), m ientras que un sistem a heterogéneo tiene dos o m ás fases (polifásico). L os ejem p lo s de sistem as hom ogéneos y de heterogéneos, fu ero n clasifica d o s así p o r la
o b serv ació n de los mism os a sim ple vista. A h o ra bien, que un sistem a sea hom ogéneo o
h eterogéneo depende del m étodo que se utilice p a ra observarlo. A lgunos sistem as que
p arecen hom ogéneos a sim ple vista, pu ed en ser heterogéneos al observarlos en el
m icroscopio. A sim ple vista, tanto la leche com o la tin ta china o la sangre aparecen
com o sistem as hom ogéneos, p ero v isto s al m icroscopio podem os o b serv ar pequeñas
p artícu las dispersas en un m edio líquido. D esde este punto de v ista se tra ta de sistem as
h eterogéneos. P a ra reconocer si un sistem a es hom ogéneo o heterogéneo debem os
estab lecer algún criterio. L a n o rm a p a ra decidir si un sistem a es hom ogéneo, es que
todas las p artícu las que lo com ponen tengan un diám etro m enor que 1 nanom etro (1 nm
= 10 m ), que es el límite v isib le al m icroscopio. En caso contrario considerárem os que
el sistem a es heterogéneo. P or lo tanto, si la m ayor partícula del sistem a es < 1 nm será
h om ogéneo y si es £1 nm es h eterogéneo.3. S oluciones.C onsiderem os una m u e stra de agua azucarada. ¿Es u n siste m a hom ogéneo o
heterogéneo? O bservando la m u e stra a sim ple v is ta parece un sistem a hom ogéneo. E n
este caso el sistem a está form ado p o r dos com ponentes: azúcar y a g u a Si colocam os u n
poco de azú car en un recipiente con suficiente cantidad de agua y agitam os, podem os
o b se rv a r que el azúcar se disuelve totalm ente. Si ahora observam os u n a g o ta de agua
az u c a ra d a al m icroscopio, no distinguirem os el azúcar del agua. H em o s confirm ado
según nuestro criterio que el agua azu c a ra d a es un sistem a hom ogéneo. P odem os determ inar si los valo res de las propiedades intensivas cam bian en el
s iste m a Si efectuam os, p o r ejem plo, m ediciones de la densidad en distintas porciones
d el sistem a, encontrarem os que los v alo res son los mismos. E n co n secu e n cia el sistem a
en cu estió n es efectivam ente hom ogéneo. D ecim os entonces que el azú car se h a disuelto
en el agua form ando u n a solución. A dem ás, podem os m odificar la com posición del
sistem a, agregándole un poco m ás de azú c ar h asta llegar a un p u n to en que é sta y a no se
disuelve. Si en este punto seguim os agregando azúcar, obtendrem os un sistem a
heterogéneo form ado p o r dos fases: azúcar sin disolver y solución. A p a rtir de este
ejem plo estam os en condiciones de introducir el concepto de solución: es un sistem a
h o m o g én eo form ado p o r 2 o m ás com ponentes. Esto sig n ifica que un sistem a
hom ogéneo pu ed e estar form ado p o r m ás de un com ponente.Si fu n d im o s dos o m ás m etales m ezclados y luego enfriam os el sistem a a
tem peratura, am biente, obtenem os un m aterial m etálico hom ogéneo que al estar form ado
p o r dos o m ás com ponentes es una solución. E n este caso u n a so lu ció n sólida. M uchos
de los objetos m etálicos que conocem os no están constituidos p o r un solo m etal sino
que so n m ezcla s de v ario s m etales y a veces no m etales, los cuales al fu n d irse se
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disuelven unos en otros. Las soluciones só lid as así obtenidas se denom inan aleaciones y
sus p ro p ied a d es son distintas de las de sus com ponentes. En general, las aleaciones
sintéticas tienen p ro p ied ad es que m ejoran las características de los m etales puros,
siendo m ás resistentes y duras que éstos. A lgunas aleaciones son m uy conocidas y
apreciadas p o r sus aplicaciones extensas y variadas. A sí p o r ejem plo, el bronce es una
aleación de cobre con estaño y el latón de cobre con cinc. E l "estaño" que se u sa para
soldaduras contiene 50% de estaño y 50 % de plom o. E l oro usado p a ra jo y e ría es una
aleació n con p lata y cobre. E l oro blanco es una aleación de color plateado
m ayoritariam ente fo rm ad a p o r oro y p aladio.4. S ep aració n y F raccionam iento de S istem as M ateriale s.F recuentem ente re su lta necesario sep arar las fases de un sistem a heterogéneo o
fraccio n ar los com ponentes de un sistem a hom ogéneo. P a ra lograrlo se utilizan m étodos
físic o s de índole m ecán ica s e n c illa Los m étodos m ás utilizados p a ra sep arar sistem as
hetero g én eo s y p a ra fraccio n ar sistem as hom ogéneos son:
A .- Sistem as heterogéneos
S e p a ra r un sistem a heterogéneo sig n ifica dividirlo en sus fases constitutivas. P a ra
lograrlo, se aplican m étodos físicos que aprovechan las diferentes p ro p ied ad es de los
com ponentes del sistem a
-sedim entación-decantación-filtración: perm iten separar las fases de un sistem a cuyos
com ponentes presentan g ran diferencia de densidad. C onsiderem os p o r ejem plo, un
v aso que contiene un sistem a form ado p o r una suspensión de arena en agua. Si el
sistem a se deja en reposo, p o r acción de la gravedad la arena se v a depositando en el
fo n d o , es decir, sedim enta. E l agua sobrenadante puede separarse trasv asán d o la a otro
recipiente m ediante la ayuda de u n a v a rilla de vidrio utilizando un em budo y p ap el de
filtro. E ste pro ceso se denom ina Filtración. L a filtración es un m étodo que perm ite la
sep aració n de un sistem a en el que hay un só lid o disperso en un líquido, m ediante u n
filtro. L a fase só lid a es rete n id a p o r el filtro m ientras la líq u id a p a sa a través de él, com o
sucede cuando preparam os un café de filtro o un té de hierbas. Si la diferen cia de densidad no es grande, se puede ace lerar la sedim entación m ediante
la centrifugación que re a liz a u n a m áquina centrífuga.
-D ecan tació n de líquidos: Si el sistem a está form ado p o r dos fases líquidas de diferente
d ensidad, com o el agua y el aceite, es p o sib le separarlas m ediante u n a am p o lla de
decantación. El aceite es insoluble en el agua, la que al ser m ás densa q u e d a en el fondo
de l a am polla. Luego, abriendo la llave de la am polla, se se p ara to d a el agua que es
reco g id a en un vaso de precip itad o , quedando el aceite en la a m p o lla -T am ización: U n m étodo que aprovecha la diferen cia en el tam año de las p artícu las de
un sistem a form ado p o r com ponentes sólidos es la tam ización. P a ra lo g ra r la separación
se u tiliza u n a m alla (tam iz), que retiene las partículas m ás gruesas, dejando p a sa r las de
m e n o r tam año. E ste procedim iento se ap lica, p o r ejem plo, p a ra sep arar la. aren a de
im purezas. -D isolución: L a disolución es un m étodo que se utiliza p a r a sep arar dos fases sólidas,
que tie n e n p artícu las de sim ilar tam año, cuando una de las fases se disuelve en u n
solvente dado y la o tra no. P o r ejem plo, si p o r error colocam os sal en un frasco que
contiene p im ien ta m o lid a, podem os sep ararlo s agregando agua, que sólo disuelve a la
sal. Luego, p o d em o s com plem entar la sep aració n filtrando el siste m a A m enudo se req u iere u n a com binación de v a rio s m étodos p a ra lograr u n a sep aració n
c o m p le ta 7
B. S istem as H om ogéneos
F racciona!' un sistem a hom ogéneo significa obtener sus com ponentes constitutivos. P a ra
ello se utilizan m étodos físicos de fraccionam iento, com o la destilación o la
cristalizació n
L a D estilación es un proceso que perm ite lograr la. separación de los
com ponentes de u n a solución líq u id a C onsiste en el calentam iento del sistem a y la
p o sterio r condensación de los v ap o res producidos, al hacerlos pasar a través de un tubo
refrigerante. E l equipo de destilación consiste en un balón donde se c o lo c a la solución a
fraccionar, provisto de un term óm etro en su cuello para reg istrar la tem peratura de los
v ap o res producidos. E l balón posee una salid a lateral que se c o n ec ta a un tubo
refrigerante, p o r cuyo in terio r pasan los vapores; el refrigerante tiene u n a c a m isa
exterior p o r la que circ u la u n a corriente de a g u a A! p a sar p o r el tubo los v ap o res se
enfrían, condensándose. Las d estilaciones más frecuentem ente utilizadas son la
d estilació n sim ple y la fra c c io n a d a L a C ristalización es un m étodo que se utiliza p a ra sep arar un sólido de la
solución en la que se h a lla disuelto, m ediante el enfriam iento del siste m a E s m u y
utilizado p a ra p urificar sustancias sólidas que contienen im purezas. P or ejem plo, si se
d e se a p urificar u n a m u estra de azú car im pura, se p re p a ra una solución co n cen trad a de la
m ism a a la tem p eratu ra más ele v a d a posible, se filtra en caliente con lo cual se separan
las im purezas insolubles. L uego se deja, enfriar la solución a tem p eratu ra am biente o
más baja. Se o b serv a la form ación de cristales de azúcar y quedan disueltas las
im purezas solubles. L a azú car p urificada puede obtenerse filtrando el siste m a Los sistem as hom ogéneos p u ed en estar constituidos p o r un solo com ponente,
como p o r ejem plo u n a m u estra de agua, o p o r m ás de uno com o en u n a solución (a g u a
azucarada). Los m étodos utilizados p ara fraccionar los sistemas, hom ogéneos son m étodos
físico s, p ero si un sistem a, hom ogéneo resiste to d a te n tativ a de fraccionam iento p o r
m étodos físico s, sig n ifica que está form ado por u n solo com ponente y decim os que se
tra ta de u n a s u s ta n c ia L a com posición de u n a solución puede v ariarse dentro de ciertos lím ites; la
com posición de las sustancias, en cam bio, es siem pre la m ism a y no puede m od ificarse
a m e n o s que se altere la su stan cia P o r ejem plo, cualquier m u estra de agua p u ra (H 2O)
siem pre contiene 88, 88% de oxígeno y 11,12% de hidrógeno. L a com posición es
invariable. Si tenem os en cuenta que la com posición de u n a su sta n c ia es constante, sus
p ro p ied ad es intensivas tam bién lo son. N o es posible descom poner u n a su stan cia
em pleando m étodos físicos. E xisten ciertos m étodos m ediante los cuales es p o sib le
descom poner una sustancia. Son los procesos quím icos. V eam os algunos h ech o s
experim entales:
-Al calentar enérgicam ente clorato de potasio que es un sólido blanco, se descom pone
dando o rigen a dos sustancias: cloruro de potasio (sólido blanco) y oxígeno gaseoso.
-C alentando suficientem ente óxido de m ercurio (sólido ro jo ) se tran sfo rm a en m ercu rio
(líquido g ris) y oxigeno gaseoso.
-Si hacem os circu lar co m e n te eléc tric a p o r agua (a la que se le agregan unas gotas de
ácido p a ra perm itir la conducción), se produce su descom posición, en dos sustancias
gaseosas: hidrógeno y oxígeno.
En los dos prim eros casos se h a producido u n a descom posición térm ica, m ientras que en
el últim o una electró lisis. C oncluim os que, m ediante p ro ced im ien to s de este tip o , es
p o sib le descom poner algunas sustancias, obteniendo a p a rtir de ellas otras distintas. E l
pro ceso por el cual u n a sustancia puede ser descom puesta en otras, constituye u n a
transform ación quím ic a. E je rc ic io : realiz ar u n a búsqueda bibliográfica/intem et p a ra investigar m étodos de
separación de fases y fraccionam iento de com ponentes. 5. S ustancias sim ples y com puestas. Las su stan cias que pueden ser descom puestas en otras m ás sencillas m ediante
transform aciones quím icas, se denom inan sustancias com puestas. E l clorato de potasio,
el óxido de m ercurio y el agua son sustancias com puestas. Si a h o ra intentam os
descom poner m ediante m étodos quím icos el oxígeno, el m ercurio o el hidrógeno, no lo
lograrem os. Si la su stan cia no puede ser descom puesta ni aún m ediante
transform aciones q uím icas, recib e el nom bre de sustancia sim ple. E l hidrógeno, el
oxígeno y el n itró g en o , son ejem plos de sustancias sim ples. E sto sig n ifica que las
sustancias quím icas, según puedan o no descom ponerse, pueden clasificarse en dos
clases: las sustancias com puestas y las sim ples. Tanto las sustancias sim ples como las
com puestas tien en algo en com ún: están constituidas por elem entos quím icos. L uego, en
p rincipio, podem os d e c ir que los elem entos quím icos son los constituyentes de todas las
sustancias, sim ples y com puestas. Las sustancias sim ples están form adas p o r un solo
elem ento, m ien tras que las com puestas están constituidas p o r dos o más elem entos.
Los elem entos m ás abundantes en la T ie rra son el oxígeno, el silicio, el alum inio y el
hierro.
6 . Los elem entos y sus sím bolos.Con a n te rio rid a d al siglo XIX, los elem entos eran representados p o r los
alquim istas m ediante u n a colección de figuras, m uchas de ellas relacio n ad as con
antiguos m itos y leyendas. A ctualm ente, p a ra designar a ios elem entos en el lenguaje
quím ico internacional, se utilizan sím bolos constituidos p o r letras. E l origen de estos
sím bolos se debe a J. J. B erzelius, quien propuso utilizar la p rim e ra le tra del nom bre
latino del elem ento, p a ra ev itar las diferencias de los idiom as. A sí p o r ejem plo, el
oxigeno se sim b o liza co n la le tra O, el carbono con la C y el nitrógeno con la N . Si dos
o más elem entos co m ien zan con la m ism a inicial, puede añadirse una de las letras
siguientes del n o m b re p a ra evitar confusiones. A sí, el sím bolo del cloro es Cl, sólo la
p rim e ra de las letras se escribe con m ayúscula. Todos los elem entos fig u ran ubicados
ordenadam ente, en l a T ab la P erió d ic a.-
U N ID A D H: T E O R ÍA A T Ó M IC O -M O L E C U L A R
T e o ría ele D alion. Sus postulados. Á tom o y M olécula. N úm ero de A vogadro y M ol.
M asas atóm icas y m oleculares. E structura atóm ica: B rev e re s e ñ a de los m odelos de
R utherford y B ohr. M odelo cuántico actual. -
1. Introducción.¿puede d iv id irse continuam ente la m a teria o existe u n a ú ltim a p a rtíc u la que no
adm ite una n u e v a división? En el siglo V a.C ., el filósofo griego D em ócrito d e c ía que
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todo lo que existe, el cielo, la tierra, nosotros, está, form ado p o r pequeñísim as partículas
in v isib les e indivisibles. A estas p artícu las últim as de la m ateria, las llam ó átom os (del
griego, indivisible). Existentes en un núm ero casi infinito, los átom os deb ían form ar por
u n ió n entre ellos, la m a teria perce p tib le p o r nuestros sentidos. E sta s id eas constituían
u n a doctrina filo só fic a sin m ayores b ases experim entales.A ristóteles, uno de los p en sad o res más grandes de a q u ella época, rechazó de
plano dich a teoría. L a desacreditó de tal form a que debieron tran scu rrir dos m ilenios
p a ra que su rg ie ra nuevam ente de la m ano del físico inglés John D aitón, en 1803.
En los siglos X V m y X IX , se planteó que e ra necesario acep tar com o v álidas
sólo las ideas y teorías que p u d ie ra n com probarse experim entalm ente. Los hechos
experim entales se iban acum ulando co n el co rrer del tiem po y e ra n ece sa rio encontrar
algím m odelo te ó rico que los ex p licara satisfactoriam ente. E s entonces que entra en
escena John D alton, quien dio fo rm a a las ideas de D em ócrito, plasm ándolas en la te o ría
atóm ica que se constituyó en la p ie d ra fundam ental de la quím ica m oderna.2. D alton y A v o g ad ro .¿Q ué son los átomos? ¿Q ué aspecto tienen? ¿Qué fuerzas los m antienen unidos?
E stas y otras preguntas ro n d ab an en la cabeza de Dalton. B asándose en las ideas de
D em ócrito, y con la firm e convicción de que las propiedades perceptibles de la m ateria
só lo podían explicarse a través del conocim iento de su estru ctu ra interna, D alto n
propuso su te o ría ató m ica Suponiendo que la m ateria está fo rm ad a p o r átom os, im aginó
a éstos com o dim inutas esferas im penetrables e indivisibles caracterizadas p o r su m asa
y su capacidad de com binarse. E n un p rin cip io esta te o ría fue rápidam ente aceptada
dado que p e rm itía explicar con re la tiv a sen cillez los hechos experim entales conocidos
en la é p o c a En efecto, la te o ría atóm ica perm itió explicar satisfactoriam ente las leyes
gravim étricas, entre ellas la ley de la conservación de la m a sa
T e o ría de Dalton:
-L a m a te ria es discontinua; está form ada, p o r átom os que son p artícu la s in d iv isib le s.-T odos los átom os de un m ism o elem ento son iguales, tienen la m ism a m asa, y átom os
de diferentes elem entos difieren en su m a s a -Los átom os de diferentes elem entos se co m b in an p a ra fo rm ar “ átom os com puestos” .-Los cam bios quím icos son cam bios en las com binaciones de los átom os entre sí, los
átom os no se crean ni se destruyen.-Los átom os que se com binan p a r a fo rm ar u n com puesto lo h ace n siem pre en la m ism a
p ro p o rció n , es d ecir que todos los “ átom os com puestos” de una su stan cia so n ig u a les.P o co tiem po después la te o ría atóm ica tropezó con algunas dificultades. E n 1811, un
quím ico italiano llam ado A m edeo A v ogadro, p u b licó un artículo donde com p lem en tó la
teo ría de D alton, explicando satisfactoriam ente los hechos o b serv ad o s p a ra la
com binación de O
sases.A vogadro supuso que las p artícu las m ás pequeñas de las sustancias no estaban
fo rm ad as p o r átom os individuales com o im ag in ab a D alton, sino p o r u n a co m b in ació n
de un núm ero adecuado de ellos. P o r ejem plo, las "partículas" de su stan cias g aseo sas
sim p les como el hidrógeno, el nitrógeno o el oxígeno, debían estar fo rm ad as p o r la
u n ió n de dos átom os iguales. L a "partícula" de agua (LEO) era algo m ás c o m p le ja y
d e b ía estar fo rm ad a p o r tres átom os, dos de hidrógeno y uno de oxígeno. A estas
partícu las form adas por agrupaciones de átom os, A vogadro las llam ó m oléculas. A sí
m o lé c u la de hidrógeno (H2) nació la T e o ría A tóm ico-M olecular. T iem po después se
descubrió que las m oléculas de ciertas sustancias eran aún m ás co m p leja s. U na
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m olécula cíe g lu co sa (Q H ^ O ó), p o r ejem plo, se com pone de 24 átom os: seis de carbono,,
doce de hidrógeno y seis de oxígeno. M ás adelante., nuevos descubrim ientos científicos dem ostraron que el átom o e ra
m ucho m ás com plejo que el im aginado p o r D aiton. P or estas razones, su te o ría atóm ica
fue relegada, pero sus aportes a la c ie n c ia contribuyeron a su vertiginoso d esarro llo , y es
indudable que constituyó la base fundam ental p a ra el desarrollo de la Q uím ica m o d e rn a
3. T eo ría A tóm ico-M olecuíar.L a te o ría at ó mi c o - m o 1e cular, en térm inos actuales, puede sin tetizarse m ediante
los siguientes enunciados:
- L a m ay o ría de las sustancias están co nstituidas p o r pequeñísim as p artícu las, llam adas
m oléculas, que están form adas p o r uno o v ario s átomos unidos entre sí. E n otras
p alab ras las partículas m ás pequeñas que constituyen la m ayoría de las sustancias, son
las m oléculas.
- Las m oléculas de u n a su stan c ia son ig u a les entre sí y difieren de las de las de otras
sustancias. E sto significa, p o r ejem plo, que todas las m oléculas de la su stan cia
am oníaco ,(NHV) tienen la m ism a com posición, (un átom o de nitrógeno y tres de
hidrógeno) p ero diferente de la de cu alq u ier o tra sustancia.
- L as m oléculas de las sustancias sim ples están form adas por átom os de un m ism o
elem ento, y las de las sustancias com puestas p o r átom os de por lo m enos dos elem en to s
distintos. L a m o lé cu la de la sustancia sim ple nitrógeno (N 2) p o r ejem plo, e stá
constituida p o r dos átom os de nitrógeno. L a m olécula de dióxido de carbono (C 0 2) que
es una sustancia g a se o sa com puesta, e stá form ad a por dos átom os de hidrógeno y uno
de oxígeno.
- E l núm ero de átom os que constituye una m olécula se denom ina atom icidad. Las
m oléculas ío rm ad as p o r un solo átom o, com o las de los gases n o b les, se denom inan
m onoatóm icas y su atom icidad es uno. P o r ejem plo, la m olécula de neó n (N e). Las que
están form adas p o r dos átom os, com o las m oléculas de cloro (C h ), tienen ato m icid ad
dos y decim os que son diatóm icas. L a atom icidad de la m olécula de a g u a (1!;.()) es tres y
por lo tanto es tria tó m ic a E n general, a las m oléculas form adas p o r dos o m ás átom os,
las llam am os poliatóm icas.
- D urante las transform aciones físic a s 110 se producen cam bios en las m oléculas de las
su stan cia P o r ejem plo, durante el fenóm eno de vaporización del agua, las m oléculas
perm anecen inalteradas. S ólo aum enta la separación entre ellas.
- D urante las tran sfo rm acio n es quím icas, se producen cam bios en el tipo de m oléculas,
p ero no en el núm ero y ciase de átom os. P o r ejem plo, durante el p ro c e so conocido comoelectrólisis del agua, se produce la descom posición de la m is m a Sus m o lécu la s,
form adas p o r dos átom os de hidrógeno y uno de oxígeno, se tran sfo rm an en m o lécu las
de hidrógeno y de oxígeno.
4. F órm ulas y M odelos M oleculares. a)
F ó rm u la m olecular: la fó rm u la m olecular de una su stan cia rep re se n ta a cada
una. de sus m oléculas indicando, m ediante un subíndice, el núm ero de átom os de los
elem entos que la constituyen.
i ) S ustancias sim ples: la fó rm u la m o lecu lar de u n a su stan cia sim ple se escrib e
con el sím bolo del elem ento que la form a, y un subíndice que in d ic a el núm ero de
átom os del m ism o que hay en c a d a m olécula. La sustancia, sim ple neón está c o n stitu id a
p o r m oléculas que tienen un sólo átomo (m onoatóm icas) y su fó rm u la está rep rese n ta d a
p o r su sím bolo: N e, La su stan cia sim ple hidrógeno está form ada p o r m oléculas
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d iató m icas, cad a u n a de las cuales tiene dos átom os de hidrógeno y su fó rm u la
m o lecu la r es H 2
H ay sustancias sim ples form adas p o r m oléculas triatóm icas como el ozono (O3).
tetrató m icas com o el fósforo (P4) y octoatóm icas com o las m oléculas de azufre (Sg).
ii) S ustancias com puestas: Si la sustancia es com puesta, los subíndices en la
fó rm u la m o lecu lar indican el núm ero de átom os de cada elem ento que constituyen la
m olécula:
E l clo ru ro de hidrógeno es u n a su stan cia co m p u esta form ada p o r m oléculas diatóm icas
que co n tien en un átom o de hidrógeno y uno de cloro; su fó rm u la m olecular es HC1.
E l agua es u n a su stan cia com puesta fo rm a d a p o r m oléculas triatóm icas que tien en dos
átom os de hidrógeno y uno de oxígeno; su fó rm u la m olecu lar es H? 0. E l am oníaco,
cuya fó rm u la m olecular es N H 3, e stá constituido p o r m oléculas tetratóm icas que
co n tien en un átom o de nitrógeno y tres de hidrógeno.
b ) F ó rm u la estructural o desarrollada: la fórm ula m olecular indica, el núm ero y la
clase de átomos que com ponen u n a m olécula. L a fórm ula d e sarro llad a o estructural
m u estra, adem ás, cóm o están unidos los átom os unos con otros. E n esta fó rm u la las
u n io n es entre los átom os están rep resen tad as m ediante líneas que los unen. C ada línea
re p re se n ta un enlace quím ico. H ay enlaces sim ples representados p o r una' sola línea,
enlaces dobles indicados por dos líneas y trip le s correspondientes a tres lín eas.c ) M odelos m oleculares: Tanto- las fó rm u las m oleculares com o las desarrolladas
nos inform an acerca de la com posición de las m oléculas, p ero no d escriben sus form as.
Las m oléculas poliatóm icas son agrupaciones de átom os ubicados de diferentes m aneras
en el espacio. P a ra representar las m oléculas no utilizan dibujos tridim ensionales
denom inados m odelos m oleculares. Los átom os de los distintos elem entos que las
fo rm an se ubican en el espacio sim bolizados p o r esferas de distinto tam año. H ay
m o lécu la s lineales, angulares, triangulares, tetraédricas, etc. M uchas de las pro p ied ad es
de u n a su sta n cia dependen de la fo rm a de sus m oléculas.-N o existen sustancias com puestas cuyas m oléculas sean m onoatóm icas.
-U n m ism o elem ento puede fo rm ar m ás de una su sta n cia sim ple de diferente
atom icidad. P or ejem plo, el oxígeno (O2) y el ozono (O3). que se denom inan form as
alo tró p icas del elem ento oxígeno.
-Las m oléculas tienen distinta form a, según la distribución de sus átom os en el espacio.
E je rc ic io : R ealizar una investigación bib lio g ráfica/in tem et co n ejem plos de fórm ulas
q u ím icas y m odelos m o lecu lares.5. C onstituyentes de las sustancias.L as sustancias pueden se r sim ples o com puestas. Las sim ples p u ed en estar
constituidas p o r m oléculas (gas oxígeno, p o r ejem plo) o p o r átom os (m etales, gases
nobles). Las sustancias m etálicas están form adas por átom os que constituyen red es
cristalinas. Las sustancias com puestas pueden se r m oleculares (agua) p ero existe otro
tip o de sustancia: las sustancias iónicas. E l cloruro de sodio (sal de m esa) e stá form ado
p o r el ion cloruro (c a ig a negativa) y el ion sodio (carga, p o sitiv a). D ado que los
co m puestos iónicos son eléctricam ente neutros, el núm ero de caig as p o sitiv as debe se r
igual a l núm ero de cargas negativas. E n el siguiente esquem a se m u estra cuáles son lasp artícu las que constituyen las distintas sustancias (átom os, m oléculas, o iones).-
12
E je rc ic io : In v estig ar sobre la definición de com puesto iónico ¿qué es un ión?.-
6. C om posición de los A tom os.L a T eo ría A tóm ico-M olecular d escrib ía ai átomo com o u n a dim inuta esfera
m aciza e indivisible. E sta im agen p rev aleció durante gran parte del siglo XIX. E n el
últim o cuarto del siglo X IX y las prim eras décadas del siglo XX, se rea lizaro n un
conjunto de descubrim ientos. M uchos de ellos estaban centrados en la estru ctu ra íntim a
del átomo. E ste dejó de se r una estru ctu ra ríg id a y m a ciza com o lo h ab ía im aginado
D alton, para, convertirse en u n a estru ctu ra c o m p le ja Las experiencias de finales del
siglo XIX y p rin cip io s del XX, rev ela ro n que el átomo no es el constituyente m ás
elem ental de la m ateria sino que a su vez, está form ado p o r tres partículas subatóm icas
fundam entales: el electrón, el protón y el neutrón. T ales partículas son de v ital
im p o rtan cia p a ra el desarrollo de teo rías satisfactorias p a ra explicar el com portam iento
quím ico de la m ateria. Si bien se conocen otras partículas subatóm icas, es posible
p re scin d ir de ellas en el estudio de dichas teorías. E l átomo en su conjunto es
e 1éctricám ente neutro.
- E l electrón: fue el prim ero de los com ponentes atóm icos en descubrirse. Las prim eras
m anifestaciones de su ex isten cia surgieron de las experiencias de electrólisis realizadas
p o r M ichael F araday en 1833. E n éstas se com probó que la circulación de corriente
e lé c tric a p ro d u c ía cam bios quím icos en las sustancias, lo cual sugirió que lo s átom os
d eb ían p o se e r u n a estru ctu ra eléctrica. En 1897 el físico inglés Joseph Jo h n T h o m so n
confirm ó que todos los átom os contienen partículas con carg a eléctrica, negativa, que se
d enom inaron electrones. F inalm ente en 1909, R obert M illikan consiguió d eterm in ar la
carga del electrón. N o existe p a rtícu la alg u n a c u y a carga s e a m en o r que la del electrón.
P or esta razón constituye (en v alo r absoluto ) la unidad de carg a e léctrica (u.c.e.):
1 u.c.e. = -1.60 x 10‘19 C
P o sterio m en te se determ inó la m a sa del electrón (m e): me = 9,11 x 10'"i: g
- El protón: U na v ez establecido el electrón com o p a rtícu la rea l constituyente del átom o
y carg a u n ita ria de electricidad, los avances en la incesante b ú sq u e d a p o r conocer la
1 ? .
estructura íntim a del átom o se sucedieron rápidam ente. L a ex isten cia de u n a p artícu la
n eg ativ a como el electrón d e b ía ser co m p en sad a p o r una p artícu la positiva. L a presencia
de esta partícu la p o sitiv a com o constituyente de todos los átom os fue confirm ada, y
R utherford la denom inó protón. É sta resu ltó la m enor p artícu la carg ad a positivam ente
que p o d ía obtenerse, p o r consiguiente, la m agnitud de su carg a d eb ía se r igual, aunque
de signo contrario, a la del electrón.
L uego la carga del protón (qp) es: q p = 1.60 x 104y C
T am bién fue determ inada su m a sa (m p): m = 1,67 x 1Q‘“4 g
L a m a sa del protón es aproxim adam ente 1835 veces mayor que la del electrón.
- E l neutrón: El neutrón fue la últim a p artícu la integrante del átom o en d escu b rirse. En
1930, los físicos alem anes W. B othe y H. B ecker descubrieron u n a rad ia ció n n eu tra y de
alto p o d er de penetración. R ecién en feb rero de 1932, Jam es C hadvick, co lab o rad o r de
R utherford, dem ostró que esas rad iacio n es eran en realidad partículas dotadas de m asa
sim ilar a la del protón, p e ro sin carg a eléctrica, a las que denom inó neutrones. Los
neutrones y los protones c o n stitu y en la m ayor paite de la m a sa del átom o, y a que la
m asa de los electrones es tan p eq u eñ a resp ecto a la de los protones y neutrones, que
puede despreciarse. Pero ¿C óm o están distribuidas esas partículas en el interior del
átom o? N um erosas experiencias, en p a rtic u la r las efectuadas p o r R uth erfo rd , indicaron
que en el átomo puede distinguirse u n a reg ió n central, denom inada núcleo, donde se
h allan los protones y lo s neutrones, ro d ead o s p o r electrones. E s el nú cleo atóm ico.
E xperiencias realizadas a com ienzos del siglo XX llevaron a los científicos a sugerir
una distribución de las tres p artícu las fundam entales del átomo. Se propuso la existencia
de un núcleo atóm ico cargado positivam ente en el que se hallan los p rotones y los
neutrones. Les electrones se encuentran a su alrededor y constituyen la d en o m in ad a
"nube electrónica". E l rad io del átomo (a p e s a r de ser tan pequeño) es 100.000 v ece s
m ayor que el del núcleo. P a ra tener u n a id e a m ás acabada de esta relación, im aginem os
que si el núcleo de un átom o fu era del tam año de una b o lita de 1 cm de rad io , el átom o
te n d ría un radio de un kilóm etro. P ero hay m ás aún: dado que casi to d a la masa, del
átomo se co n cen tra en un v o lu m en tan red u cid o como el del núcleo, la d en sid ad n u clear
es enorme. Los núcleos atóm icos son sum am ente densos.
7. núm ero atóm ico y núm ero m ásico.T odos los átom os de un m ism o elem ento tienen el m ism o núm ero de p ro to n es en
su núcleo. Com o la. carg a de cada p ro tó n es + 1, la carga total del n ú cleo es igual al
núm ero de protones (N °p) que contiene, al que se denom ina núm ero atóm ico del
elem ento y se sim b o liza co n la letra Z.
Z = N °p
E l núm ero atóm ico Z es característico de cada elem ento y p o r lo tanto nos
p erm ite identificarlo. P o r ejem plo, todo átom o que contiene 79 protones en su n ú cleo (Z
= 79) es un átom o del elem ento oro y todo átom o con 11 protones (Z = 11) es del
elem ento sodio. E n otras p alab ras, c a d a elem ento tiene un ú n ico núm ero atóm ico. T odos
lo s átomos de un m ism o elem ento tien en el mism o número de protones en su núcleo, es
d ecir, el m ism o núm ero atóm ico. Los elem entos se diferencian unos de otros p o r el
núm ero atóm ico. Puesto que el átom o es eléctricam ente neutro, el núm ero atóm ico
tam bién es igual al núm ero de electrones (N °e) del mismo:
Z = N °p = N °e
P o r ejem plo, ca d a átomo del elem ento n eó n (Z = 10), contiene 10 p ro to n es en su núcleo
y tiene 10 electrones en su periferia. E l hidrógeno, que es el p rim er elem ento de la
clasificación p erió d ica, tiene núm ero atóm ico 1 (1 protón y 1 electrón) y el del uranio,
que es el últim o de los elem entos n atu rales, es 92 (92 protones 3/ 92 electrones).
Se puede co n sid erar que la. m asa del átomo es aproxim adam ente igual a la. sum a de las
m asas de los p ro to n es y neutrones que hay en su núcleo. P or ello, es im portante co n o cer
el núm ero total de protones (N °p) y de neutrones (N°n) que hay en el núcleo de u n
átom o. Este núm ero se denom ina núm ero m ásico o núm ero de m a sa y se sim boliza co n
la le tra A P o r lo tanto: A = N °p + N °n = Z + N °n
T eniendo en cu en ta que tanto el núm ero de protones como el de neutrones son núm eros
p o sitiv o s, el núm ero de m asa tam bién lo es. P or ejem plo, el núm ero de m a sa de u n
Á tom o de flú o r que tiene 9 p rotones y 10 neutrones en su núcleo, es: A = 9 + 10 = 19.
P a ra caracterizar un elem ento es suficiente conocer su núm ero atóm ico. P a ra
id e n tificar un átom o necesario indicar el núm ero atóm ico Z y el núm ero de m a sa A.
C a d a átomo así identificado recib e el nom bre de nucleído. E l núm ero atóm ico (Z) y el
núm ero de m a sa (A ) de un n u cleíd o de un elem ento cu alq u iera X, se indican a. la
izq u ierd a de su sím bolo, com o subíndice y superíndice respectivam ente. P or ejem plo:
A
X
C onociendo el núm ero de m asa A y el num ero atóm ico Z de un nucieido, pod em o s
estab lecer el núm ero de p artícu las elem entales. Si A = Z + N °n. P o r lo tanto el n ú m ero
de neutrones es: N °n = A - Z
E n su teoría, atóm ica, D alto n h ab ía establecido que todos los átom os de un
elem ento tem an el m ism o peso. A p rincipios del siglo XX, F red erick Soddy, trabajando
con átom os rad iactiv o s, encontró que algunos de ellos cuyo com portam iento q uím ico
e ra prácticam ente idéntico, tenían distinto peso. E ntonces Soddy supuso que debían se r
v aried ad es de un m ism o elem ento. P o r lo tanto debían ocupar el m ism o lugar en la tab la
p e rió d ic a P o r esta razó n los llam ó isótopos, p a la b ra que sig n ific a precisam ente en
"igual lugar". Poco después, al estudiar una m uestra de neón, T h o m so n pudo id e n tificar
átom os de neón (Z = 10), con núm eros m ásicos 20, 21 y 22. E sto sig n ific a que una
m u e stra del elem ento neón está co n stitu id a p o r una m ezcla de átom os con d istin ta
com posición nuclear, y p o r lo tanto con diferentes núm eros m ásicos. E xperiencias
p o ste rio re s revelaron que la m ay o ría de los elem entos están fo rm ad o s p o r una m e z c la de
átom os que difieren en sus núm eros de m a s a A lgunos nu cleid o s del elem ento p o tasio
(Z = 19), tienen núm ero de m asa 39, otros 40, y otros 41. Sin em bargo, todos tien en 19
p rotones en su núcleo y 19 electrones extem os. Los tres nu cleid o s son isótopos entre sí.
Los isótopos, p o r ser átom os del m ism o elem ento, tienen igual núm ero atóm ico. P o r
consiguiente tienen el m ism o núm ero de protones y sólo d ifieren en el n ú m e ro de
neutrones que contienen sus núcleos. L a m ay o ría de los elem entos se p resentan en la
n a tu ra leza constituidos p o r u n a m ezcla, en diversas p roporciones, de dos o m ás
isótopos. -
8. M a s a A tó m ica y M a sa M olecular. Supongam os que u n a p erso n a X p e s a 50 k g y o tra p erso n a Y , 100 kg; Y p e s a el
d o b le que X. Si tom am os el peso de X com o u n id ad de referencia, podem os d ecir que el
p e so de Y es 2 v ece s el p eso de X. Si establecem os u n a e sc a la de p e so s definiendo 1
unidad de p eso (upe) = p eso de X, resu lta que: 1 upe = 50 kg. Si una p e rso n a W , pesa. 75
kg, su peso podem os expresarlo de dos m aneras distintas, seg ú n la un id ad que
utilicem os:
15
75 kg, o 1,5 upe. M uchas sustancias están constituidas por m oléculas, que a su vez está n
form adas p o r uno o m ás átom os. L a m asa de un átomo depende del átomo en cuestión,
pero siem pre es m uy pequeña. N o existe una balan za capaz de detectar la m asa de u n
átom o; sólo se h a logrado determ inarla experim entalm ente p o r m étodos indirectos. La
masa, de los átom os m edidas en gram os son m uy pequeñas, p o r eso es necesario
disponer de una u n id ad a p ro p iad a p a ra m edir la m asa de los átom os. Los quím icos del
siglo X IX p en saro n en establecer una escala p a ra las m asas atóm icas. La id e a consistía
en to m a r la m a sa de un determ inado átomo com o unidad de referencia y expresar la
m asa de cad a uno de los dem ás, con relación a esa unidad to m ad a com o patrón. E l
p rim er p aso co nsistió en elegir la unidad de refere n c ia E n un principio fue el p ro p io
D alton quien su g irió tom ar com o patrón de referencia la m asa de un átom o de
hidrógeno, p o r se r el m ás liviano de los átom os. D e esta form a, las m asas atóm icas de
los restantes elem entos com paradas con la del hidrógeno, resultaban m ayores que 1. E l
hidrógeno fue reem plazado por el oxígeno en prim era instancia y finalm ente p o r
elcarbono com o p a tró n de referencia. A p artir de 1961, la 1U PA C propuso una u n id a d
de m asa a tó m ica tom ando com o unidad de referen cia la doceava p aite de la m a sa del
nucleido m ás abundante del elemento carbono: el C 12. E sta unidad, se denom ina
u n id ad de m asa ató m ica y se sim b o liza m ediante la le tra u (antiguam ente urna).
C om parando las m asas de los átom os-de cada, uno de ios dem ás elem entos con la u n id ad
de m asa atóm ica, obtenem os u n a esc ala de m asas atóm icas expresadas en u. P o r
ejem plo, en esta escala, la m asa de un átomo de H es prácticam ente 1 u (aunque no
exactam ente). A l nucleido C-12 se le asigna u n a m asa de exactam ente 12 u (p o r
definición). E n los otros ejem plos, puede apreciarse que p a ra el H -l y el Li-7, la m asa
atómica, e x p resad a en u es ligeram ente superior al núm ero m ásico, m ientras que p a r a el
0-16 y el N a-23 es ligeram ente inferior al núm ero m ásico (A). E l núm ero m ásico
coincide con el núm ero entero más próxim o a la m asa del nucleido, ex p resad a en u.
¿C uántos gram os eq u iv ale 1 u? m asa del nucleido 12C = 12 u
L a m a sa d el nucleido I2C m ed id a en gram os fue o b ten id a experim entalm ente
p o r m étodos in d irecto s y es 1,9926 x 10 ' 23g. P o r lo tanto, la m asa de un átom o de C-12,
puede se r ex p resad a.E N dos unidades distintas:
m asa de un átom o de C-12 = 1,9926 x 10 "i3 g = 12 u
Las m asas de los n u cleid o s expresadas en unidades de m asa atóm ica se pueden m ed ir
con m u c h a p re c isió n utilizando m étodos experim entales com plejos (esp ectro m etría de
m asas). A p a rtir de este resultado surge la equivalencia entre estas dos unidades:
12 u 1,9926 x 10-23 g
E l v a lo r de l a u ex p resad o en gram os es: 1 u = 1,6605 x 10 'i4 g
E sta expresión nos p erm ite convertir en gram os una m a sa m e d id a en u, y nos d a una
idea de lo p e q u e ñ a que es la m asa de un átom o.
Si b ie n la. m asa ató m ica de un nucleido expresada en unidades de m asa ató m ica
(u) es prácticam ente un núm ero entero, la m ayoría de las m asas atóm icas de los
elem entos, que fig u ran en tablas, son n úm eros con decim ales. Esto se debe a que en
rea lid a d estos v alo re s corresponden a. la m asa prom edio de todos los isótopos naturaless
que co n stitu y en c a d a elem ento. Es decir, se trata, de un prom edio ponderado que tien e
en cuenta las m asas y las proporciones de c a d a uno de los isótopos que com ponen u n
elem ento. E n la T a b la P erió d ic a figura, com o m a sa ató m ica de cad a elem ento, u n
núm ero que en re a lid a d corresponde a la m asa ató m ica pro m ed io de los isó to p o s
n aturales del m ism o. E n la. Tabla. P erió d ica figura, p o r sim plicidad, la m asa ató m ic a de
cada elem ento com o un n ú m ero sin unidades p ero corresponde expresarlas en u.
16
P o r ejem plo, p a r a el carbono fig u ra com o m a sa atóm ica el núm ero 12, 011, que significa
que la m a sa prom edio de los isótopos n atu rales del carbono es 12,011 u. L a m a sa
m o lecu la r de u n a sustancia se obtiene sum ando las m asas de sus átom os, tantas v eces
com o aparezcan en la fó rm u la
En q u ím ica (en el laboratorio) no trabajam os con m oléculas sino con cantidad de
su sta n c ia L p a la b ra cantidad tiene un significado preciso. Supongam os que com pram os
un kilo de p o m elo s y un kilo de m andarinas. Es evidente que la b o ls a que contiene las
m andarinas, que son m ás pequeñas, contiene m ayor cantidad de fru tas que la que
contiene los pom elos. E n este caso, aunque las dos bolsas p esan lo m ism o difieren en la
cantidad de objetos que contienen. D el m ism o m odo, cuando tenem os dos m uestras de
igual m a sa de sustancias quím icas distintas, pueden d iferir en el núm ero de partículas
que contienen. P o r ejem plo, en un kg de alum inio hay m ás átom os que en un k g de
plom o, p o rq u e los átom os de este últim o son más pesados. E n Q u ím ic a cuando se h ab la de cantidades iguales de dos sustancias, significa
igual núm ero de partículas y no iguales m asas, ni volúm enes. Surge entonces la
n ecesid ad de definir u n a n u e v a m agnitud relacionada con el núm ero de partículas que
contiene una p o rció n d eterm inada de su sta n c ia E sta m agnitud fundam ental p a ra
estab lecer com paraciones en Q uím ica, se denom ina cantidad de s u sta n c ia C antidad de
su stan cia es la m agnitud que m ide el núm ero de partículas presentes en u n a determ inada
p o rció n de su sta n c ia U n a v e z definida la m agnitud cantidad de m a te ria debem os
estab lecer u n a unidad p a r a m edirla, del m ism o modo que lo hacem os con el v o lu m en o
la m a sa E n Q uím ica, es necesario disponer de una unidad p a ra contar el núm ero de
partículas (átom os, m oléculas, iones, etc.) presentes en u n a determ inada cantidad de
su sta n c ia P o r ejem plo, las flores se venden p o r docena, que es una unidad de 12
artículos y las hojas de p ap el p o r resm a, unidad que com prende 500 hojas. C om o las
partículas constitutivas de las sustancias son pequeñísim as, en cualquier m uestra
m a cro sc ó p ica existe un g ran núm ero de ellas. Por ejem plo, en u n a g o ta de agua hay
aproxim adam ente 1,70 x 10 "1 m oléculas. D e allí surge la necesidad de disponer de una
u n id ad de ca n tid a d de sustancia que contenga un núm ero suficientem ente grande de
partículas. L a unidad de cantidad de sustancia recibe el nom bre de m ol y corresponde a
un núm ero determ inado de partículas.
En 1971, la O rganización Internacional de P esas y M edidas reso lv ió designar al
m ol como u n id a d b á s ic a del S istem a Internacional (S.L) p a ra la m agnitud cantidad de
sustancia, definiendo: M ol es la cantidad de sustancia que contiene el m ism o núm ero de
u n id ad es elem en tales que el núm ero de átom os que hay en exactam ente 12 gram os del
n u cleíd o carb o n o - 12.E stas u n idades elem entales pu ed en ser átom os, m oléculas, iones, agrupaciones
de iones, electrones, etc. E sto significa, que el núm ero de p artícu la s que hay en un m ol
es el m ism o que el núm ero de átomos que hay en 12 g (0,012 kg) del nucleido 12C, D e
acuerdo con la definición de m ol, la cantidad de unidades elem entales que hay en u n
m ol es igual al núm ero de átom os que hay en 12 g de C arbono-12. E ste núm ero ha sido
determ inado p o r v ario s m étodos experim entales, y con los conceptos ya. definidos
podem os calcularlo:
La m a sa del n u cleid o c-12 es 12 u y 1 u es 1,6605 x 1Q-24g ram o s, p o r lo tanto:
12 u = 12 x 1,6605 x 10 ’24g = 1,9926. 10 '23 g
E s decir, la m a sa de un átom o de 12C es 1.9925. 10
g. P o r lo tanto:
1,9926. 10'"J g de 1 2 C ---------- ---------1 átomo de 12C
12 g de 1 2 C ----------------------------------- x = 6,02 x 10 2'1átom os de 12C
17
E sto sig n ifica que en 12 g de 12C hay 6.02 x 10i "’ átomos. S egún la definición, un m ol
contiene 6.02 x 10“" unidades elem entales. E ste número es u n a constante universal que
re c ib e el nom bre de constante de A vogadro y se sim boliza N a. Com o es el núm ero de
u n id ad es elem entales que hay en un m ol. su unidad es 1/mol = mol
E s decir:
N a = 6,02x 1022 mol 1
Si pensarnos que en sólo 12 g de carbono hay 6,02 x 10""' átom os, se ju stific a la
u tilizació n de una unidad esp ecial com o el m ol p a ra indicar un núm ero ta n grande de
partículas.
Tanto el p a r como la docena, el m illón y el mol, son unidades determ inadas de
cantidad de cosas. N o es lo m ism o un p a r de m edias que un p a r de zapatos, o un m illón
de p eso s que un m illón de p ersonas. D el m ism o modo tam poco es lo m ism o un m ol de
átom os de cloro que un m ol de m oléculas de a g u a P or ejem plo:
- un p a r de m edias, significa dos m edias.
- u n a d o cen a de alfajores, es lo m ism o que 12 alfajores.
- un m ol de átom os de oro, significa 6,02 x 1023 átom os de oro.
- un m ol de m oléculas de agua, son 6,02 x 1023 m oléculas de a g u a
Cuando se u tiliz a el térm ino m ol deben especificarse las unidades elem entales. P or
ejem plo, debem os d ecir un m ol de átom os de cloro, o un m ol de m oléculas de cloro, y
no sim plem ente un m ol de cloro, puesto que esta frase es im p recisa y a que no in d ica el
tipo de partículas. Si las p artícu las en cu estió n son iones, es necesario especificar el tipo
de ion. P o r ejem plo: un m ol de iones sodio ( N a +), ó un m ol de iones hidróxido (HO \
Si nos referim os a u n com puesto iónico, debem os describir las unidades elem entales del
com puesto, m ediante su fó rm u la m ín im a P o r ejem plo en el caso del cloruro de sodio, lo
correcto es hablar de un m ol de unidades elem entales de N aC l. A dem ás, com o una
u n id a d de N aC l, está constituida p o r un ion sodio y un io n cloruro, en un m ol de N aC l,
h ay u n m ol de iones N a + y un m ol de iones C1
En un m ol de cualquier su stan cia h ay 6,02 x 10iJ' u nidades elem entales,
cu alesq u iera sean éstas. La m a sa de un m ol de p artícu la s depende del tipo de p artícu las y de la su sta n c ia
Y a h em os visto que debem os esp ecifica r la clase de p artículas, como átom os,
m oléculas, iones, etc. P o r ejem plo, ¿cuál es la m asa de un m ol de átom os de carbono?:
Si su m asa atóm ica es 12,011 u. P odem os plan tear:
1 átom o de c a rb o n o ............. -......... ....... .........-................ -.......... 12,011 u
6,02 x 10i_' átom os de carbono........................ — ........... - .........x = 12,011 x 6,02 x 10“" u
x = 7,2306 x l 0 24 u
P a ra ex p resarla en gram os, u sam o s la equivalencia:
l u ............... — ..........-.................. - .......... -..............— .................... 1.6605 x 10 ‘24 SL
7.2306 x 10 24 u ...................... - .............................-................... x
X = 7,2306 x 1024u x 1,6605x10 '24 g / 1 u = 12,011 g
L a m a sa de un m ol de átom os de carbono es 12,011 g, que coincide con el v alo r de la
m a sa ató m ica expresada, en u, tal com o fig u ra en la T ab la P eriódica. E sto m ism o ocurre
con todos los elem entos. P o r ejem plo:
• L a m a sa de un m ol de átom os de neón c u y a m a sa atóm ica es 20,18 u es 20,18 g.
* L a m a sa de un m ol de átom os de cloro cuya m a sa atóm ica es 35,45 u es 35,45 g.
L a m a sa de un m ol de átom os de un elem ento se denom ina KíuSa m o 1til de 1 el em ento.
Se sim boliza con !a le tra M y su u n id ad es g/m ol = g x m ol -1.
18
P o r ejem plo, la m asa m olar del elem ento azufre, cuya m asa atóm ica es 32,07 u, es 32,07
g /m ol y escribim os: M (S) = 32,07 g/m ol
E sto nos indica que la m asa de un m ol de átom os de azufre es 32,07 g, es decir 6,02 x
10""' átom os de azufre tienen, en p ro m ed io , u n a m asa de 32,07 g.
L a m a sa m olar de una su stan cia es la. m asa expresada en gram os, de un m ol de
m oléculas o de unidades fó rm u la de la s u sta n c ia T am bién se sim b o liza con la letra M y
su u n id ad es g/mol. P a ra u n a sustancia com puesta com o el agua, cuyas m oléculas están form adas por
dos átom os de hidrógeno y uno de oxígeno, en un mol de m oléculas de agua hay dos
m o les de átomos de hidrógeno y un m ol de átom os de oxígeno. Com o la m asa de un
m o l de átom os de hidrógeno es 1 g y la m a sa de un mol de átom os de oxígeno es 16 g,
la m a sa de un m ol de m oléculas de agua (H 20) se calcula según: 2 x Ig + 1 6 g = IS g
P ara sustancias iónicas se representan por su unidad fó rm u la P or ejem plo, la
un id ad fó rm u la CaCL está co n stitu id a p o r un ion calcio y dos iones cloruro. P o r lo
tanto, en un mol de unidades fó rm u la de C aC l 2 hay un m ol de iones calcio y dos m oles
de iones cloruro. Entonces, la sum a será: 1 x 40 g + 2 x 35,5 g = 111 g
L a fórm ula m olecular de una su stan cia representa la com posición ató m ic a de
un a m o lé c u la P or ejem plo, la fó rm u la de la sustancia oxígeno (O?) rep resen ta un a
m o lé c u la de oxígeno form ada p o r dos átom os de oxígeno. En un m ol de m oléculas de
oxígeno hay dos m oles de átom os de oxígeno, es decir, 2 x 6,02 x 10“ ' átom os.9. E stru c tu ra E lectrónica de los Á to m o s.a)
B reve reseñ a histórica: A lo largo de la historia fueron propuestos distintos
m o d elo s, que perm itieron estab lecer la distribución de los electrones alrededor del
n ú cleo atóm ica. H a cia ¿mes del siglo X IX la físic a c lá sic a se basaba en la m e c a n ic a de
N ew to n y en la. teo ría electrom agnética de M axw ell. D urante las tres prim eras décadas
d el siglo XX, se produjeron hechos tan trascendentes e im p rev isib les en el m undo
científico, ta les como la electró lisis, la conducción eléctrica en gases a b a ja p resió n , la
rad ia c tiv id a d y los fenóm enos e spe ctr oquí m i eos. E l átom o no era u n a p a rtíc u la tan
sim ple com o la im aginada p o r D alton. E n noviem bre de 1895, al estudiar las
p ro p ied a d e s de los rayos catódicos, W ilheím K. R oentgen observó que al incidir- un haz
de electrones sobre las paredes de vidrio del tubo que utilizaba, se p ro d u c ía una
rad ia ció n desconocida: los rayos X. A! año siguiente, H enri B ecquerel descubrió que las
s a le s de uranio em itían esp o n tán eam en te ciertas radiaciones. Posteriorm ente, M arte
S k lo d o w sk a C urie logró aislar el polonio y el radio que al igual que el uranio em itían
rad ia cio n es. Este fenóm eno fue bautizado com o radiactividad. E n diciem bre del año
1900, M ax P lanck afirm ó que p a ra ex p licar los fenóm enos relacio n ad o s con tal em isión
y la ab so rció n de en ergía radiante p o r la m ateria, era. necesario adm itir que la energía
d e b ía s e r em itida o absorbida en fo rm a de m inúsculos paquetes, que denom inó cuantos. E n 1904, J.J. T hom son p ropuso el p rim e r m odelo atóm ico, im aginando al átom o com o
u n a esfe ra m aciza cargada p o sitiv am en te, en la cual se h allaban incrustados los
electrones. Los colegas de T hom son lo llam aron el m odelo del "budín de pasas", donde
lo s electrones incrustados en la m a sa p o sitiv a representaban las pasas. E xperiencias
p o ste rio re s hicieron que este m odelo fu e ra desechado. U n año después A lbert E in stein ,
ap lican d o las ideas de Planck, logró explicar' el fenóm eno de la em isión de electrones
p ro d u c id a p o r ciertas superficies m e tálicas irradiadas con luz v isib le o u ltra v io le ta
co n o cid o com o efecto fo to e lé c tric o .-
19
E n 1911 E ra e st R utherford revolucionó la físic a atóm ica, cuando, al h acer
in c id ir un haz de p artícu la s alfa sobre una delgada lám ina de oro, descubrió que los
átom os no eran co m p acto s sino que en su m ayor p aite estaban vacíos. E ntonces,
p ropuso u n m o d elo considerando al átom o com o u n sistem a planetario en m iniatura,
con u n a d im in u ta re g ió n central cargada positivam ente (núcleo) a cuyo alre d ed o r
giraban los electrones. A sí nació el "m odelo planetario". Si bien este m odelo descansaba
en só lid as b ase s experim entales, entraba en flagrante contradicción con algunos
conceptos fundam entales de la física, clásica. En 1913, el danés N ie ls Bohr, aplicando las ideas de Planck y E instein, p ropuso
una in terp reta ció n p a r a el m odelo atóm ico planetario. P ara ello, supuso que los
electrones seguían determ inadas trayectorias circulares alrededor del núcleo, en las que
no em itían ni a b so rb ían en erg ía L am entablem ente, con el co rrer de los años se fue
haciendo claro que el m odelo de B ohr no lograba ex p licar algunas cuestiones atóm icas
conocidas. P osterio rm en te, L, de B roglie y W. H eisen b erg dem ostraron que debía,
abandonarse la idea, que el electrón g irab a en órbitas bien definidas, p a ra concluir que se
m ueve al azar en u n a re g ió n del espacio alrededor del núcleo.En
1926, el físico austríaco E rw in S chrodinger consigue d escrib ir
m atem áticam ente el m ovim iento aleatorio del electrón. N ace así una. nueva te o ría p a ra
interpretar los fenóm enos atóm icos: la m ecánica cu án tica É sta te o ría constituye el
m odelo m ás actualizado a c e rc a de la estructura del átomo. ¿Pero cóm o se com portan los
electrones alre d ed o r del núcleo?
P ara ello, es conveniente analizar los hechos
relacio n ad o s con la n atu raleza de la luz y a que to d a rad iació n lum inosa está
íntim am ente lig ad a al m ovim iento de los electrones en el interior del átom o.En general, los sistem as m ateriales intercam bian en erg ía con el m edio que los
rodea. E sto podem os com probarlo cuando calentam os u n cuerpo p o r encim a de los
500°C. E n estas condiciones, se pone de m anifiesto la. p ro p ied a d de los cuerpos de
em itir en erg ía en fo rm a de radiación (energía radiante). Si calentam os un trozo de
m etal, éste co m ien za a em itir u n a rad iació n que al prin cip io percibim os en fo rm a de
calor. A m e d id a que la tem p eratu ra a u m e n ta la rad ia c ió n se to m a v isib le, de co lo r ro jo ,
p a s a luego p o r el n a ra n ja y alcanza un color blanco brillante (p o r en cim a de los
1500°C).
A l p ro p ag arse p o r distintos m edios m ateriales o al interactuar con la m a te ria en
los p ro ceso s de em isión o absorción, la. luz produce d iversos fenóm enos de
características peculiares. P or ejem plo, la luz se refleja, en superficies pu lid as y se
p ro p ag a atravesando m edios trasparentes Como el aire, el v id rio o el ag u a E sto s
fenóm enos dieron origen a v aria s teorías que intentaron ex p licar las propiedades de la
luz. En 1678, C hristian H uyggens, físico holandés, propone la te o ría ond u lato ria de
la luz, considerando que es un fenóm eno que se p ro p ag a en form a de ondas. E sta te o ría
in terp retab a correctam ente todos ios fenóm enos lum inosos conocidos en la época.
P osteriorm ente, en 1864, Jam es C. M ax w ell propuso que la luz se p ro p a g a b a en fo rm a
de ondas electrom agnéticas. E l m ovim iento ondulatorio se ex p lica a través de los
fenóm enos en los cuales u n a p artícu la en m ovim iento en un m edio m aterial, transm ite
su e n erg ía a las p artícu las que la rodean, confiriéndoles el m ovim iento. E l fenóm eno p o r
el cual se propagan las vibraciones en un m edio, constituye un m ovim iento o ndulatorio
y es representado m ediante una. onda. P ara ac la ra r este concepto, im aginem os que
lanzam os u n a p ie d ra sobre la superficie de un lago. A p a rtir del punto en que cae la
p ied ra , se form a u n a serie de ondulaciones con cén tricas que se propagan p o r to d a la
su p erficie, constituyendo un m ovim iento ondulatorio. L a p ertu rb a ció n producida en ese
punto, es tran sm itid a a to d a la zona m ediante la transferencia de energía, p ero sin
transporte de m ateria. Esto podem os v erificarlo colocando un objeto que flote sobre el
agua; veríam o s que éste oscila verticalm ente pero sin desplazarse. Los p ro ceso s ondulatorios tienen dos p ro p ied a d es fundam entales:
e Se producen con transporte de energía.
* N o transportan m a te ria
D e acuerdo con la te o ría ondulatoria, la luz es u n a perturbación que se p ro p ag a en fo rm a
de onda, p o r m edio de la cual se transm ite energía. L a luz puede propagarse a través de
cualquier m edio m aterial transparente (aire, agua, vidrio) e incluso en el v acío .L a v e lo cid ad de propagación de l a luz está d ad a p o r la v elo cid ad de la onda y
v a ría según el m edio en que se propaga. L a velocidad de la luz en el vacío (c) es una
constante u n iv ersal y su v alo r, es: c = 2,998 x 1 0 6m is
L a n atu raleza electrom agnética de las ondas lum inosas puede generalizarse a
todos los tip o s de radiaciones conocidas, que com ponen un am p lio espectro que va
desde las ondas de radio h asta los rayos g a m m a E l conjunto de las radiaciones
constituye el denom inado espectro electrom agnético.
A p e sa r de sus logros, la teo ría electrom agnética c lá sic a no fue suficiente para
explicar el fenóm eno de la radiación e m itid a p o r ciertos cueipos incandescentes. E n
1900 M ax P lan ck encontró la m anera de re so lv e r el p ro b lem a D esde el punto de v is ta
de la fís ic a clásica, se p en sab a que la energía radiante e ra em itid a p o r la m a te ria en
fo rm a de flujo continuo. P a ra ex p licar la em isión de la rad iació n té rm ic a P lan c k
postuló: L a en erg ía radiante es em itid a o ab so rb id a p o r la m ateria de m an era
discontinua en pequeñas porciones o p aq u etes de e n erg ía A estos p a q u e te s de energía.
P lanck los denom inó cuantos. A sí com o la m ateria es de naturaleza discontinua, ya que
está constituida p o r átom os, la radiación ta m b ién lo es, al ser em itid a en fo rm a de
cuantos. Siguiendo esta lín ea de pensam iento, se dice que la en erg ía e stá cuantizada
T eniendo en cu en ta que 1a. energía de la rad ia c ió n aum enta con su frecuencia, P lan ck
propuso que la en erg ía de un cuanto (E ) es directam ente p ro p o rcio n al a su frecuencia:
E= hv
donde h es la constante de P lanck (cuyo v alo r es h = 6.63 x 10 ‘ j4 J x s), y v es la
frecu en cia de la radiación.
De acu erd o con esta teoría, la e n e rg ía sólo puede em itirse en u n núm ero entero
de cuantos, es decir, en m últiplos de hv, com o p o r ejem plo: Ih v , 2hv ó 5hv.-.
Á lb ert E in stein aplicó esta idea, p a ra explicar el efecto fotoeléctrico. Propuso 1a. te o ría
fotónica de la luz b a s a d a en dos p o stu lad o s:
- L a luz está co n stitu id a p o r pequeñísim as p artícu las elem entales denom inadas fotones,
que se p ro p a g an a la v elo c id ad de la luz.
- La. en e rg ía de c ad a fotón ( E f ) es la m ism a que la de un cuanto: E f = h v
D onde v es la fre cu en c ia de la onda a so c ia d a al fotón.
D e e s ta form a, E m stem puso de m anifiesto la n atu raleza dual de la luz,
asociando al iotón (carac terística de partícula), una frecuencia, (carac terística
ondulatoria).
P ero ¿ L a luz es onda o partícula? Lo que sucede en realid ad , es que no contam os con un
m o d elo ún ico satisfactorio p a ra explicar to d o s los fenóm enos de la radiación. Para,
entender la naturaleza de la luz es n ecesa rio conciliar’ el carácter dual de las radiaciones,
como ondas y p artícu las en fo rm a sim u ltán e a D ebem os p en sar que los
com portam ientos ondulatorios y corp u scu lar, constituyen dos aspectos de u n a m ism a
realid ad , que se m an ifiesta de distinta fo rm a según el fenóm eno que se p ro d u ce.-
21
b)
M odelo de Bhor: planteó un m odelo p ara el átomo de H idrógeno p a ra
e sta b le cer la estructura del átom o, en p a rticu la r el m ovim iento de los electrones
alre d e d o r del núcleo. E l m odelo planetario de Rutherford, tan atractivo p o r su sim pleza,
se derrum baba p o r su contradicción con la te o ría electrom agnética. E n el año 1913,
N ie ls B o h r im aginó la m anera de conciliar el modelo planetario con el hecho
indiscutible que el átomo existe y es razonablem ente estable. A sí fue que encontró la
clave: "Es necesario adm itir que el electrón en su m ovim iento no em ite en ergía " y
aunque contradice la te o ría electrom agnética, B ohr pensaba que “ el átom o pese a todo,
existe y es estable"y "E n el m undo atóm ico no rigen las leyes de la fís ic a clásica". C om binando las ideas cuánticas de P lanck y E in stein co n leyes de la físic a
clásica, propuso un nuevo y revolucionario m odelo que explicó las líneas o bservadas en
el esp ectro de em isión del átom o de hidrógeno. Si bien este m o d elo h a sido superado
p o r la te o ría cuántica, se lo estudia p a ra com prender esta te o ría m ás c o m p le ja E l
m odelo de B ohr p a ra el átomo de h idrógeno,se b asa en los dos postulados siguientes:
1) el electrón sólo puede m overse en algunas órbitas circu lares (órbitas
perm itid as) en las cuales no em ite ni absorbe energía.
D el an álisis de este postulado surge que el electrón 110 puede circular' p o r cualquier lín ea
del espacio que ro d e a al núcleo, sino describiendo algunas ó rb itas especiales en las
cuales su en erg ía es constante. D el m ism o m odo que en una e s c a le ra sólo podem os estar
en alg ú n p eldaño, el electrón sólo pu ed e estar en las órbitas p erm itid as y no en ios
interm edios entre ellas.
2) C ad a ó rb ita perm itida, está caracterizad a por un núm ero natural n = 1; 2; 3; ...
que se d enom ina núm ero cuántico principal.
B ohr determ inó el radio (r) de cada, una de esas órbitas, observando que aum enta con 11.
La p rim e ra órbita (n= l) es la de m en o r rad io y p o r lo tanto la que e stá m ás cerca del
núcleo. A dem ás, dem ostró que la en erg ía del electrón (En) en cada ó rb ita caracterizada
p o r n es constante y p uede calcularse p o r la ío rm u la : En = - K / 11"
D onde K - 2,18 aJ/e (atojoul e/electrón) y 11 el ÍTLI
O CliSrlltíCO prin cip al
correspondiente a la ó rb ita De acuerdo con esta fórm ula la en erg ía sólo pu ed e to m ar
una se rie de valores negativos que indican que el electrón está ligado al núcleo.
E stos v a lo re s de la energía constituyen
los llam ados niveles de en ergía
del electrón en el
*
o
átom o de hidrógeno. A m edida que crece el v a lo r de n, aum enta el ra d io de la ó rb ita y la
energía. (E n) to m a v alo re s cada vez m enos negativos, aproxim ándose aO y la separación
entre io s n iv eles de energía es c a d a vez m enor.
E l electrón se encuentra norm alm ente en la p rim e ra ó rb ita (n = 1), que
c o rresp o n d e al nivel de menor e n erg ía ( E l ) y se denom ina nivel fundam ental. D ecim os
que el átom o se halla, en su estado fundam ental. Los otros n iv e les de m ayor energía E2,
E 3,.,., que co rresponden a órbitas su p erio res (n = 2; 3;...), re cib en el nom bre de n iveles
excitados. E stas órbitas pueden ser ocupadas eventualm ente p o r el electrón cuando
recib e algún estím ulo externo (com o p o r ejem plo luz, o calor) que lo g ra aum entarle su
e n e rg ía C uando el átom o se h a lla en este estado, decim os que está en estado excitado.
El electrón sólo gana o p ie rd e energía, cuando "salta " de una. órbita p e rm itid a a
otra, absorbiendo o em itiendo un fotón. La energía del fotón (h v) es igual a la
d ifere n cia entre las energías del electrón en los estados inicial (E i) y final (Ef):
hv = E i - E f
D onde h es la constante de Planck y v la frecu en cia de la onda aso c ia d a al fotón, que es
p ro p ia del salto electrónico.
C uando el átom o recibe un estím ulo externo el electró n absorbe energía,
p asan d o de la p rim e ra órbita a u n a superior. Cuando desap arece ei estím ulo p ierd e
energía y cae espontáneam ente a u n a ó rb ita m ás cercana al núcleo, em itiendo un fotón
lum inoso de en erg ía h v .
Dado que el electrón p a s a de u n a órbita de m ayor en erg ía a u n a de m e n o r
energía, E i es m ay o r que E f . E ste p ro ceso es de em isión. S egún B ohr, en cad a
transición electró n ica se em ite un fo tó n de longitud de on d a determ inada, que o rig in a
u n a lín ea del espectro de em isión del átomo de hidrógeno. B ohr calculó las longitudes
de onda de los fotones em itidos en las transiciones electrónicas, com probando que
coincidían con las obtenidas experim entalm ente p a ra el espectro del átom o de
hidrógeno. D e esta m anera, m ediante su m odelo, pudo explicar satisfactoriam ente las
líneas que aparecen en dicho esp ectro .c)
El M odelo A ctual: A p esa r del éxito inicial del m odelo de B ohr, fue
insuficiente p a r a ex p licar nuevos hechos experim entales. U na de las p rin cip ales
objeciones fue que sólo explicaba, el espectro de em isión del átomo de hidrógeno y no
los de los otros átom os. N o obstante, el m odelo de B ohr constituyó la base que perm itió
desarrollar la te o ría atóm ica m o d e rn a
M ediante la te o ría fotónica, E instein puso de m anifiesto la n atu ra lez a dual de la
luz, asignándole a u n a p a rtícu la com o ei fo tó n una longitud de on d a a so c ia d a a su
m ovim iento. D e esta m an era establece el com portam iento del fotón com o p a rtíc u la y
o n d a sim ultáneam ente. E n 1924, el francés Louis De B roglie, supuso que este doble
., com portam iento no e ra u n a c ara cterística exclusiva, de los fotones, sino de cu alq u ier
partícula, m aterial y enunció: “ T o d a p artícu la m aterial (en m ovim iento) p osee
sim ultáneam ente p ro p ied a d es ondulatorias” . E stas ondas asociadas a cualquier p a rtíc u la
en m ovim iento se denom inan ondas de m a teria y sólo se ponen de m anifiesto en
partículas subatóm icas, com o los electrones. E l m ovim iento de las m acropartícu 1as,
com o p o r ejem plo u n a b o la de b illar, puede describirse p o r las leyes de la m ecán ica
clásica de N ew ton. P ero esto no es así en el m undo atóm ico. D e acuerdo co n D e
B roglie, debem os co n v en ir que los electrones no son partículas en ei sentido clásico,
com o u n a p ie d ra o u n a b o la de b illar. Siem pre que efectuam os u n a m ed ició n se p ro d u ce
u n a interacción con el objeto a m edir, provocando algún cam bio en la m agnitud m e d id a
P o r ejem plo, cuando m edirnos la tem peratura de un cuerpo, o la p resió n de un
neum ático, introducim os un ligero cam bio en la observación. E l term óm etro ab so rb e
ca lo r m odificando ligeram ente la tem p eratu ra del cuerpo y ei m anóm etro re q u ie re el
escape de algo de aire, dism inuyendo la p resió n del neum ático p o r el sólo hecho de
m edirla. Sin em bargo, estos cam bios son tan pequeños que son d espreciables frente a la
m ag n itu d m edida. S e puede d e sc rib ir el m ovim iento de una b o la de b illa r o de un
autom óvil, determ inando al m ism o tiem po la p o sició n y la v e lo cid ad con u n a ex actitu d
sa tisfa c to ria ¿Pero qué sucede en el ámbito subatóm ico, com o en el caso de los
electrones? N o hay un instrum ento de m ed id a m ás pequeño que el electrón y p o r lo
tanto, cualquier m edición sobre éste estaría afectada en fo rm a sig n ificativ a im pidiendo
su determ inación exacta. S e ría com o si quisiéram os m edir la tem p eratu ra de u n a g o ta de
ag u a con un term óm etro. P o r p eq u eñ o que fuese su bulbo, m o d ificaría la te m p eratu ra de
la gota. Si pudiéram os d etener p o r un instante al electrón, podríam os determ in ar su
p o sició n , p ero n ad a sabríam os a c e rca de su velocidad. P o r otra paite, si lográram os
m e d ir su v elo cid a d , no p o d ríam o s fija r su posición. E n resum en, es im p o sib le
d eterm inar con ex actitu d am bas m ag n itu d es al m ism o tiem po. E stas ideas ro n d a b a n en
la cabeza del científico alem án W em er H eisenberg, quien en 1927 enunció el p rin cip io
de incertidum bre: “E s im posible co n o cer sim ultáneam ente y con p recisió n , la p o sic ió n y
l a v elo cid ad de una m icro p artícu la” . E n otras palabras, cuanto m ay o r sea. la ex actitu d
con que se determ ina, la p o sició n de un electrón, tanto m enor s e rá la precisión con la que
23
p o d rá m edirse su v elo c id a d y viceversa. Esto sig n ifica que no se puede d escrib ir su
m ovim iento, a d ifere n cia de lo que ocurre con la b o la ele billar.
E l prin cip io de inceriidum bre im pone o tra lim itación: hay que descaí-tai' la id ea
del m ovim iento de lo s electrones e s trayectorias definidas con una v elo c id ad
determ inada, com o p ro p o n ía el m odelo de B ohr. E sta idea es reem p lazad a p o r el
concepto de p ro b a b ilid a d de encontrar el electrón en u n a región d eterm in a d a del
espacio, alrededor del núcleo atómico. La m ecánica cuántica aportó un nuevo m odelo
p a ra describir el com portam iento de una m icro-partícula com o el electrón, que a su v e z
tu v ie ra en cuenta, sus cara cterísticas ondulatorias. Esto llevó al F ísico austríaco E rw in
Schrodinger, en 1926, a p lan tear una ecuación m atem ática m uy c o m p le ja denom inada
ecuación de ondas. S u reso lu ció n b rinda u n a inform ación m uy v a lio s a respecto de la
pro b ab ilid ad de encontrar al electrón en un a p eq u eñ a región del espacio. A sí surgió una
n u ev a te o ría p ara ex p licar los fenóm enos que se producen en el m undo atóm ico: la
m e cán ica cuántica. E sta te o ría constituye el m odelo más actualizado sobre la estructura
del átomo.
A plicarem os los p rin cip io s de la m ecánica cu án tica al átom o de hidrógeno p o r
se r el sistem a m ás sim ple, ya que sólo está form ado por un protón y un electrón.
- P a ra la resolución de la ecuación de ondas es n ecesario introducir tres núm eros enteros
denom inados núm eros cuánticos, que se sim bolizan con letras, de la siguiente m anera:
n: núm ero cuántico p rin cip al
1: núm ero cuántico azim utal
m: núm ero cuántico m agnético
- E stos núm eros sólo p u ed en to m a r ciertos valores:
n p u ed e ser cualquier n ú m ero natural: n = 1, 2,3,4,...
1 puede tom ar cu alq u ier v a lo r desde 0 hasta n -1
1 = 0, 1,2, 3,..., (n-1)
m puede v aria r desde -1 h a s ta +1 (incluyendo el 0).
m = Q-,+1,+2,+3,... ,+1
- Los valores que puede tom ar 1 dependen del v a lo r de n y los de rn a su vez, d ependen
del de 1. A dem ás, h ay un cuarto núm ero, denom inado núm ero cuántico de spin (m s),
que si bien no surge de la resolución de la ecuación de ondas, es indispensable para
describir el com portam iento del electrón. E l núm ero cuántico de spin sólo puede to m ar
estos dos valores: ms = 1/ 2 y- 1/2
- A l resolver la ecuación de ondas se obtiene que la energía total del electrón del átom o
de hidrógeno sólo puede tom ar los siguientes v alo re s: E n = -Km"
D onde n es el núm ero cuántico principal y K. u n a constante que depende de la carga y
la m asa del electrón. C abe señ a la r que B ohr llegó a esta m ism a ex p resió n m ediante
suposiciones arb itrarias, m ientras que la m ecánica cuántica la. obtiene naturalm ente
como resultado de la reso lu ció n de la ecuación de ondas. S in em bargo, el aporte de
B ohr en cuanto a la absorción o em isión de en e rg ía entre niveles, perm anece inalterado
en la m ecánica c u á n tic a
- C ad a com binación de los tres núm eros cuánticos n, 1, y m caracteriza un estado
cuántico del electrón en el átom o de hidrógeno.
Los núm eros cu án tico s n y m se indican m ediante núm eros, m ientras que el núm ero
cuántico 1, se sim b o liza con letras, según:
V alor de 1
letra.
0
1
2
s
P
d
3
fi
4
g
5
h
24
Esto significa que el v a lo r 1 = 0 se in d ica con la letra s: 1 = 1 co n la le tra p, 1 = 2 con la
le tra d y así sucesivam ente.
El concepto de orbital: Puesto que la m asa del núcleo es m ucho m ayor que la del
electrón, supondrem os que el nú cleo del átomo de hidrógeno está inm óvil y que el
electrón se m ueve a su alred ed o r en fo rm a aleatoria. D e acuerdo con el prin cip io de
incertidum bre no es p o sib le d escrib ir la trayectoria del electrón. D ebem os conform arnos
con determ inar la p ro b ab ilid a d de encontrarlo en cualquier reg ió n del espacio que rodea
al núcleo. Supongam os que pudiéram os tom ar num erosas fo to g rafías de! electrón del
átomo de hidrógeno en su estado fundam ental. E n cada fo to g ra fía veríam os un punto
que in d ica la p osición del electrón en ese instante. A p rim e ra v is ta observam os que ios
puntos en todas las p la c a s están distribuidos al azar. S in em bargo, si pudiéram os
superponerlas y m irarlas así a trasluz, veríam os que los puntos se encuentran
distribuidos con c ie rta reg u la rid ad con zonas más densas que otras. U n p unto re p re se n ta
la posición del electrón en un instante, al conjunto de todos esos puntos lo
denom inam os nube e le c tró n ic a L as zonas donde hay m ayor densidad de puntos
corresponden a. aquellas donde la probabilidad de encontrar al electrón es grande y las
de m enor densidad, a las zonas de b aja probabilidad. En su conjunto, esta distribución
de puntos forma, u n a silueta reg u la r sem ejante a una nube, con zonas de diferente
densidad. P odem os im aginar de m an era convencional a esta nube electró n ica com o la
"form a del átomo".
La. m ecánica cuántica nos dice que el electrón puede encontrarse en cualquier
región del espacio que ro d ea al núcleo, aunque 1a.probabilidad de encontrarlo es distinta
en un lugar que en el otro. C on el objeto de darles form a co n c re ta a estas nubes, los
quím icos idearon el concepto de orbital. Llam am os orbital a la región del espacio,
alrededor del núcleo atóm ico, en la cual hay u n a alta p ro b a b ilid a d de encontrar al
electrón. C onsiderem os que esta, p ro b ab ilid ad es del 95%. D e e sta form a, la m a y o r parte
de la nube electró n ica (el 95% ), queda encerrada por una superficie de form a
g eo m étrica determ inada. C a d a estado cuántico de! electrón, dado p o r u n a com binación
de los núm eros cu án tico s es representado p o r un orbital. L os o rbitales se designan
m ediante el núm ero n y la letra correspondiente al 1, sin ten er en cu en ta el núm ero m.
A sí p o r ejem plo, a la co m b in ació n n = 1; 1 = 0 le co rresp o n d e el orbital 1 s. A la
com binación n = 2; 1 = 1, c u a lq u ie ra s e a el v alor de m, le corresponde un orbital 2p.
D e acuerdo con las id eas precedentes, asum irem os que el electrón del átom o de
hidrógeno se en cu en tra en un orbital atóm ico de fo rm a definida, en m ovim iento
aleatorio y con energía d e te rm in a d a P ero, ¿cuál es la form a de los orbitales? ¿son todos
iguales? P a ra resp o n d er estas preguntas la m ecánica cuántica se b asa en la reso lu ció n de
la ecuación de ondas. E ste te m a no corresponde a este cu rso .dj Los A tom os P o lie lectró n ico s: L a m ecánica cu án tica ofrece u n a descripción
com pleta y coherente de los hechos experim entales p a r a sistem as sim ples
m ono-electrónicos, com o el átom o de hidrógeno. Sin em bargo, esto no es así p a ra
sistem as m ás com plejos, com o los átom os que tienen dos o m ás electrones (átom os
polielectrónicos ). En estos átom os, cada electrón se mueve en u n cam po generado p o r el
núcleo y tam bién p o r los otros electrones del sistem a A q u í debem os co n sid erar las
fuerza de atracción electró n - nú cleo y adem ás las fu erzas de repulsión electrón electrones. L a reso lu ció n de la ecuación de ondas p a ra estos sistem as es p rácticam en te
im posible, y só lo se h an obtenido soluciones aproxim adas.
E l m odelo satisfactorio m ás sim ple para, los átom os p o lielec tró n ico s es el de
H aitree-F ock, conocido com o de aproxim ación orbital, cuyas co n clu sio n es más
im portantes son:
25
“ Los electrones individuales, no pu ed en considerarse como sistem as aislad o s, y a que
interactúan con el núcleo y con los restantes electrones”
“E l com portam iento de un electrón en el cam po del núcleo y de los dem ás electrones,
se d escrib e p o r su nube electrónica, que es el orbital” .
“La en erg ía que tiene cada electrón en el orbital se denom ina e n erg ía orbital (e)” .
“L a nube electró n ica total del átomo se co n sid era resultante de la superposición de las
nubes de c a d a electrón” .
“La e n erg ía to tal del átomo es la resultante de las energías de todos los electrones” .
Según este m o d elo , el com portam iento de los electrones en los átom os p o iielectró n ico s
puede d escrib irse aproxim adam ente en fo rm a sem ejante al del átomo de hidró g en o que
en el átom o de hidrógeno. E ste curso no p ro fu n d izará en este m o d e lo .V am os a hablar de las configuraciones electrónicas. L lam am os configuración
electró n ica de u n átom o en su estado fundam ental a la expresión que in d ic a la ubicación
de los electrones en los orbitales. E l estado fundam ental del átom o es el de m enor
energía p o sib le , de modo que cualquier otro estado tendrá m ay o r en erg ía y decim os que
es un estado excitado. P a ra estab lecer la configuración (C .E .) electró n ica de u n átom o es
n ecesario in d icar los cuatro núm eros cuánticos (n, 1, m y m s) de c a d a upo de sus
electrones, ubicándolos en los orbitales correspondientes. P a ra ello, seguirem os el
m étodo de construcción ordenada, conocido por la p a lab ra alem ana aufbau, que
sig n ifica construcción o desarrollo. E l procedim iento consiste en u b icar lo s electrones
en un conjunto de orbitales análogos a los del átomo de hidrógeno, de acu erd o con las
siguientes reglas:
1) M ínim a en erg ía de un átomo: P a ra escribir la configuración e le ctró n ica de un
átomo p o lielec tró n ic o , los orbitales utilizados p ara d escrib ir su estado fun d am en tal
deben ser tales que la energía del átom o en su conjunto (total) se a m ín im a S egún esta
regla, la configuración electrónica resultante de cada átomo es la que le d a la m enor
energía y p o r lo tanto m ayor estabilidad. Se usa la llam ada re g la de la diagonal (fig u ra
en la ta b la periódica).
2) P rin cip io de exclusión (P auli): es un principio que lim ita el núm ero de
electrones que pu ed e adm itir c a d a orbital. Sólo p o d rá alojarse otro electrón siem pre y
cuando su núm ero cuántico de spin s e a distinto. Es decir, que com o m áxim o u n orbital
puede co n ten er dos electrones con distintos núm eros cu án tico s de spin. (flechas de
distinto sen tid o ).3) L a re g la de H und: E sta re g la in d ica cómo se van ubicando los electrones en
los distintos o rb itales de la m ism a e n e rg ía E sta situación sólo se puede dar cuando hay
v ario s o rbitales del m ism o tip o com o en los p, d, ó f (no en los o rb itales s).
E je rc ic io : investigue la representación sim b ó lica de ‘las reglas de llenado de o rb itales.Es im portante tam bién definir la configuración electrónica e x te rn a H ay una estrecha
relación entre las propiedades quím icas de un elem ento y su con fig u ració n electrónica. Eii particu lar, los electrones m ás alejados del núcleo ju e g a n un p ap el esencia! en
los p ro ceso s quím icos, m ientras que los de niveles interiores usualm ente no intervienen.
P o r ello, es conveniente distin g u ir los electrones que están situados en lo s niveles
internos, de los que pertenecen a los n iveles m ás externos aún incom pletos.
E l conjunto del núcleo y lo s electrones que form an p arte de los n iv e le s internos,
se denom ina "core" (corazón) del átomo o centro atómico. E s decir: core = núcleo +
electrones de n iv e le s internos. Los electrones del core de un átom o de un elem ento, so n
los m ism os que los del gas noble que le precede en la T ab la P e rió d ic a L uego, la C.E.
del core de un elem ento, es la m ism a que la del gas noble anterior. P or ejem plo, la C.E.
del core del brom o es la m ism a que la del argón, que es el gas noble precedente.
26
L a configuración electrónica, de los electrones pertenecientes a los niveles m ás externos
(fuera del core), constituye la configuración electrónica ex terna (C .E .E .) de u n
elem ento. C om o reg la p a ra determ inar la C.E.E, de un elem ento, se escribe su C.E. en
fo rm a sim p lificad a y luego se elim in a la C.E, de! core y los orbitales d o f in term ed io s
que están com pletos, con 10 y 14 electrones respectivam ente. -
U N ID A D E l: FO R M U L E O Y N O M E N C L A T U R A
A ) T a b la p erió d ica de ios elem entos quím icos. T abla y ley p erió d ica de M endeleyev.B ) U niones quím icas intram oleculares: iónica, covalente y covalente c o o rd in a d a
Justificación de ias m ism as y rep resen tació n m ediante diagram as de L ew is. E jercic io s
de aplicación. C) C lasificación de com puestos quím icos: fónnulas y nom en clatu ra en el siste m a
tradicional y en el LU .P.A .C, de com puestos binarios y terciarios. E jercic io s de
aplicación.-
P A R T E A:
1)
B rev e re se ñ a h is tó ric a Los quím icos del siglo X IX encontraron sem ejan zas
entre las p ro p ied ad es físicas de algunos elem entos. P or ejem plo, el sodio y el p o tasio
eran m etales; el helio, el neón y el argón eran gases de m uy p o c a reac tiv id a d q u ím ic a
A nte estas evidencias, p en saro n que los elem entos podrían agruparse según sus
p ropiedades. E l problem a b ásico re s id ía en elegir algún criterio que p e rm itie ra
agruparlos en fam ilias cuyos m iem bros tuvieran propiedades fisicoquím icas sem ejan tes.
E l trabajo era más com plicado que arm ar un rom pecabezas, y a que los quím icos de la
ép o ca no sabían si podían clasificar a lo s elem entos y ni siq u ie ra si p o seían tocias la s
piezas, y a que sólo se conocían 63 elem entos. E n la p rim era m itad del siglo X IX , los
quím icos pensaban que d eb ía h ab er una estrec h a relación entre los p eso s atóm icos
(a h o ra m asa atóm ica) de los elem entos y las sem ejanzas y diferencias entre ellos. H a c ia
1817, el quím ico alem án Johaii D ó b erein e r, descubrió ciertas sem ejanzas entre los
elem entos calcio (C a), estroncio (Sr) y b a rio (Ba). El estroncio p re se n ta b a p ro p ie d a d e s
interm edias entre las del calcio y el bario. A dem ás, observó que el peso atóm ico del S r
e ra m uy sim ilar al prom edio de los p e so s atóm icos del C a y del Ba, A ños d esp u és,
D ó b erein er encontró otros dos grupos de tre s elem entos c a d a uno: azufre, selen io , te lu ro
y clo ro , brom o, iodo, donde los elem entos de cada grupo tenían p ro p ie d a d es sim ilares.
Lo m ás notable fue que nuevam ente el p eso atóm ico del selenio e ra el prom edio de los
peso s atóm icos del azufre y del telu ro , y lo m ism o o c u rría con el brom o resp e cto d el
cloro y de! iodo. D enom inó tríad as a. estos grupos de tres elem entos, y en tu siasm ad o c o n
su descubrim iento, siguió buscando o tras tríad as sin lograr encontrarlas. E sto hizo
p en sar a los científicos de su ép o ca que sus hallazgos hab ían sido u n a m e ra
coincidencia. E n 1864 el inglés John N evviands, al ordenar* los elem entos en to n ces
con o cid o s según el v a lo r creciente de su s p eso s atóm icos, observó que las p ro p ie d a d e s
se rep etían c a d a ocho elem entos. E s d ecir, el octavo elem ento de su lista p re se n ta b a
p ro p ied a d es sim ilares a las del p rim ero , el noveno a las del segundo y así
sucesivam ente. A sí, exceptuando al hidrógeno cuyas p ro p ied a d es eran p ec u lia re s,
27
encontró sem ejanzas entre las propiedades dei litio y el sodio, y el berilio y el m agnesio.
C om o los elem entos así ordenados repetían sus propiedades en intervalos de siete,
N ew lan d s com paró a éstos con las siete notas de la escala m usical. A esta p erio d icid ad
de la s p ro p ied ad es que se rep etía en el octavo elemento, la llam ó ley de las octavas, por
su an alo g ía con las octavas de la e sc a la m usical, donde la octav a nota es igual a la
prim era. A dem ás, N ew lan d s construyó su ta b la dividiendo la lista en colum nas de siete
elem entos cad a una. D esafortunadam ente p a ra él, algunos elem entos no encajaban
correctam ente en los lugares que ¡es había asignado en la tabla, p ero el gran
descubrim iento estab a m uy cerca. E n 1869, el alemán Julius L othar M eyer y el ruso
D im itri M en d eleev , en form a independiente y siguiendo el m ism o criterio que
N ew lan d s, ordenaron los elem entos según su peso atóm ico creciente. D e e s ta form a, los
elem entos con p ro p ied ad es sim ilares (com o densidad, p eso atóm ico, so lu b ilid ad en
algún solvente) q u ed aro n agrupados en colum nas en u n a tabla. L a m ayor parte del
m érito de este descubrim iento es atribuido al quím ico raso, porque él efectuó los aportes
m ás no tab les p a ra la construcción de esta tabla y, sobre todo, p o r el uso que le dio.
M en d e le ev b u sca b a un sistem a arm onioso que p erm itiera rela cio n ar lo s elem entos unos
con o tros, de acuerdo con sus propiedades. T ras afíos de reco lectar y analizar datos,
dispuso los 63 elem entos descubiertos hasta, el m om ento en o rden creciente de sus p e so s
atóm icos, em pezando p o r el hidrógeno y term inando con el uranio. Los ubicó de tal
m a n e ra que ios que tuvieran p ro p ied ad es análogas quedaran en ta b a en la m ism a
colum na. E sto dio o rig en a una clasificación de los elem entos, que es la base de la
actual T ab la P eriódica. P or prim era vez, apareció una tabla, que o rg an izab a a todos los
elem entos en fam ilias definidas y no se tratab a de coincidencias aislad as como las
triad as o las octavas. E n febrero de 1869, M endeleev form uló su ley p erió d ic a de la
siguiente m anera: “L os elem entos ordenados según sus pesos atóm icos crecientes,
presen tan p e rio d ic id a d en sus p ro p ied ad es” . 2)
C lasificación P erió d ica de los Elem entos: M endeleev h ab ía seguido los pasos
de N vVr1ISilCiSj, p e ro luego siguió ordenando m ás elem entos, logrando ag ru p arlo s en
fo rm a m ás ad ecu ad a de acuerdo con sus propiedades. A dem ás p re d ijo propiedades de
elem entos que aún no habían sido descubiertos. M endeleev observó que algunos no
quedaban ubicados con los de su fam ilia en la Tabla. E ntonces los corrió de lugar de
fo rm a tai que q u ed aran acom odados correctam ente, dejando esos lugares vacío s
("huecos"). A dem ás, supuso que estos huecos deberían ser ocupados p o r elem entos que
aún no habían sido descubiertos. Lo que h a b ía que h acer e ra buscarlos. M ás aún,
basándose en la p o sició n que estos elem entos debían ocupar en la tabla, predijo m uchas
de sus propiedades. Su confianza en la clasificación era tan grande, que p u b licó un
inform e detallado a c e rc a de las propiedades de tres elem entos, que a. la. sazón no h a b ían
sido descubiertos. U no de ellos d e b ía ubicarse debajo del alum inio y lo llam ó E kaalum inio. E l segundo elem ento debía ten er propiedades interm edias entre el silicio y el
estaño y a que h a b ía u n lugar v acío entre ellos, como el E k a-silicio d eb ía ocupar el
"hueco"dejado. A ños m ás tarde, en 1874, el quím ico francés Paul E m il L ecoq,
estudiando un m in e ra l descubrió un nuevo elem ento al que denom inó galio. A p en as
M e n d ele e v leyó la. descrip ció n del nuevo elem ento com prendió que se tratab a de ”su"
E ka-aium inio. Y a no cab ían dudas, su T a b la P erió d ic a no e ra o b ra de l a casualidad. L a
ta b la p o d ía ser u sa d a p a ra p re d e c ir cómo se co m p o rtaría un elem ento determ inado co n
sólo observar qué p o sició n ocupaba. Su ta b la fue entonces re c o n o c id a como un tra b a jo
sensacional. Sin em bargo, la clasificación p e rió d ic a construida según el orden creciente
de ios p eso s atóm icos de los elem entos te n ía algunos problem as. E n la actual T a b la
P erió d ica, observam os que el potasio que tiene u n a m a sa atóm ica 39,10 u, fig u ra
ubicado después del argón cuya m asa atóm ica es m ayor (39,95 u). Sin em bargo, el
argón es un gas noble y el p o tasio un m etal alcalino, y p o r lo tanto h a b ría que invertir ei
orden de los elem entos p a ra que c ad a uno q u ed ara con su fa m ilia E l m ism o p ro b lem a
se presentaba en los casos del cobalto con el níquel y del te lu ro con el iodo. M endeleev
se dio cuenta, de este inconveniente, y suponiendo que los p eso s atóm icos habían sido
m al determ inados, invirtió el orden de estos tres pares de elem entos p ara que quedaran
u b icados con sus respectivas fam ilias. P ero en realid ad , los valores de los pesos
atóm icos eran correctos.
3)
L a T a b la actual: Los hechos descritos sugerían que debía ex istir otro criterio
que p e rm itie ra ordenar correctam ente los elem entos, p a ra que cad a uno estu v iera con su
correspondiente fam ilia. En 1913 el físico británico H enry G. M oseley, estudiando el
fenóm eno de difracción de los rayos X producidos p o r los átom os de distintos
elem entos, observó que la carga n u clear aum entaba en u n a unidad, al pasar de un
elem ento a otro en la T a b la P eriódica. Es decir, cada elem ento te n ía un p ro tó n más que
el anterior. C aracterizó a. cada elem ento m ediante el núm ero de protones de sus átom os,
a! que denom inó núm ero atóm ico (Z). Tom ando este núm ero com o nuevo criterio p a ra
ord en ar los elem entos M oseley encontró que desaparecían las inversiones que h ab ía en
la ta b la de M endeleev, quedando todos los elementos correctam ente ubicados. D e esta
form a, la ta b la actual h a sido construida ubicando los elem entos en orden creciente de
sus n úm eros atóm icos, y de m a n e ra tal que los elem entos co n p ro p ied a d es análogas,
q ueden situados sobre una m ism a co lu m n a Los elem entos quedan así ordenados en
filas horizontales (denom inados P erío d o s) y en colum nas v ertica le s (llam ados G rupos).
P erío d o es c a d a fila o secuencia horizontal de elem entos de la tabla. G rupo es c ad a
c o lu m n a o secu en cia v ertical de elem entos de la tabla. L a ley p e rió d ic a puede ser
en u n ciad a com o sigue: "Los elem entos ordenados se g ú n sus n úm eros atóm icos
crecientes, presentan p erio d icid a d en sus propiedades”. A este ordenam iento de los
elem entos en p erío d o s y grupos en u n a tabla, se lo d enom ina clasificació n p e rió d ic a L as p ro p ie d a d e s fisicoquím icas de los elem entos de un m ism o p erío d o en g eneral son
distintas, m ientras que las de un m ism o grupo son sim ilares.
H asta 1944, la tabla no te n ía el aspecto actual. Los p erío d o s y los grupos estaban
dispuestos de o tra fo rm a H acia 1940 habían sido descubiertos 92 elem entos, desde el
hidrógeno (H , Z=!) h asta el uranio (U, Z=92). D ebido a que el uranio te n ía propiedades
sim ila re s al tungsteno (W . Z—74), los elem entos torio (Th, Z = 90), protactinio (Pa,
Z = 91) y uranio (U, Z = 92) estaban ubicados en 1a. T ab la P e rió d ic a debajo del hafnio (H f,
Z = 72), tan talio (Ta, Z=73) y tungsteno (W, Z = 74) respectivam ente.
P o r otra p a ite , los elem entos del 58 (c e n o ) al 71 (lutecio) constituían u n a serie co n o cid a
com o "tierras raras". T odos estos elem entos te n ían p ro p ied ad es m uy sim ilares a las del
lantano (La, Z = 57) y p o r ello se los denom inó Lantánidos. P o r razones de espacio se los
u b icó en u n a f ila sep arad a al p ie de la Tabla.
En 1940 E d w in M. M cM il Jan descubrió trrtzss de! p-ninví’ elem ento 3r^iiicicil^ el
neptunio (N p, Z=93), com o resultado del bom bardeo de átom os de uranio. P oco
después, el quím ico G lenn S eab o rg descubrió el elem ento de Z=94 (plutonio). D e
acuerdo con la estru ctu ra que ten ía en ese m om ento la tab la, estos dos elem entos deb ían
ir u b ic ad o s debajo de! rem o (B.e, Z—75) y de! osm io (Os, Z—76-). P ero tanto ei neptuniocom o el p lu to n io no p resen tab an p ro p ied ad es parecidas al re n io y al osm io, sino que se
co m portaban quím icam ente igual que los elem entos de las tierras raras. Luego de
d esc u b rir los elem entos de Z 94, 95 y 96, Seaborg co n clu y ó que ios elem entos que
co m en zab an con eí actinio (Z = 89), deberían form ar una se g u n d a serie de tie rra s ra ra s, y
los denom inó A ctínidos. B asándose en las propiedades de lo s elem entos que él había.
d escubierto, Gleim Seaborg reestru ctu ró la T a b la Periódica. Recién después de la
S eg u n d a G u erra M undial, cuando S eaborg pudo publicar su nuevo ordenam iento, fue
acep tad a la nueva T a b la Sus ideas fueron verificadas cuando se pudieron obtener
artifici íi-1IXxV'XTeV ios elem entos siguientes. L a nu ev a disposición perm itió p red ec ir las
p ro p ied ad es de m uchos elem entos. F ue m erecedor del P rem io N obel de Q u ím ica en
1951 y en su honor, el elem ento 106 se denom inó seaborgio (Sg).
4) D escripción de la T a b la P eriódica: C ada elemento aparece en la ta b la en un
c asille ro representado p o r su sím bolo. E n dicho casillero figuran, adem ás, otros datos
re ferid o s al elem ento, com o núm ero atóm ico (Z), m asa atóm ica, y configuración
electrónica. Así p o r ejem plo, la le tra C m ayúscula de im prenta es el sím bolo con el que
d esignam os ai elem ento quím ico carbono. D ebajo figura la m a sa atóm ica del elem ento,
y lu eg o la configuración electrónica. A b ajo y a la izquierda aparece el núm ero atóm ico
correspondiente, aunque pueden d iferir según la versión de la Tabla. P erió d ic a utilizada.
P o r ejem plo la num eración de los grupos. E n una p rim era instancia, los elem entos
p ueden clasificarse, según sus pro p ied ad es más características, en m etales y no m etales.
S obre l a derecha de la tab la podem os observar una. línea escalo n ad a que separ a ios
m e tales de los no m etales. E s ta d iv isió n no es m uy rigurosa, ya que algunos elem entos
cercan o s a. esta línea, tienen p ro p ied a d es interm edias entre m etales y no m etales. E n
térm inos generales, podem os decir que los m etales tienen b rillo , pueden convertirse en
lám in as (son m aleables), pueden ser estirados en hilos (son dúctiles) y son b u en o s
conductores del calor y la electricidad. T odos los metales son só lidos a p resió n norm al y
te m p e ra tu ra am biente (1 atm y 25°C ), con excepción del m ercurio (H g) y del francio
(F r) que son líquidos. Los no m etales, p o r el contrario, son m alos conductores del calor
y la. co m en te eléctrica. A p resión norm al y tem peratura am biente p u ed en ser g ases,
líq u id o s o sólidos quebradizos. Finalm ente, hay ciertos elem entos que no tien en
p ro p ied a d e s bien definidas, sino interm edias entre las de un m etal y un no-m etal. P o r
e sta razón algunos autores los denom inan sem im etales o m etaloides, y están situados
p ró x im o s a la línea escalonada que divide los m etales de los no m etales en la T a b la
P eriódica. P or ejem plo, son sem im etales el boro, el gem íanlo y el antim onio.
Los elem entos de los grupos 1, 2 y del 13 al 18 se denom inan elem entos
representativos. D entro de estos grupos hay algunos que rec ib en nom bres especiales,
com o el 1 (m etales alcalinos), el 2 (m etales aícaiinotérreos), el 16 (calcó-genos) el 17
(halógenos) y el 18 (gases nobles).
L os diez grupos cortos situados en el centro de la T ab la P erió d ica (del 3 al 12),
corresponden a los denom inados elem entos de transición. S eparados al pie de la ta b la
ap are cen los elem entos de transición interna divididos en dos series: lan táaid o s y
actínidos, llam ados así p o r sus sem ejanzas con el lantano y el actinio.
E je rc ic io : Conoce tu tabla p erió d ica, ¿poseen todos los sím bolos d escrito s?¿fig u ran
otros datos tales com o electronegatividad, núm eros o estados de oxidación, sistem as
cristalo g ráfico s? A unque no conozcas el significado de todos ellos, v e rific a si existe
esta inform ación en las casillas de tu ta b la o en algún listado o sector del rev erso de la
m ism a.5) configuración electró n ica y tabla: D e acuerdo con lo expuesto h asta aquí,
sabem os que en la tabla actual lo s elem entos están ordenados según el v a lo r creciente de
sus núm eros atóm icos. L uego, el núm ero atóm ico ele cualquier elem ento es u n a u n id a d
m ayor que el del que le antecede en la tabla. El número atóm ico de un elem ento es el
núm ero de protones y tam b ién de electrones de los átom os que lo constituyen. E n
consecuencia, el átom o de u n elem ento cu alq u iera posee un pro tó n y un electrón m ás
que el átomo del que le antecede en la tabla. Esto significa, que co n o c id a la
configuración electró n ica de un elem ento ele la tabla, podem os establecer la del
siguiente, p o r "adición" de un electrón. E ste últim o electrón adquiere p articu lar
im portancia, porque básicam ente establece la diferencia existente entre dos elem entos
consecutivos de la ta b la D icho electrón, que denom inarem os electrón diferencial, se
u b ic a en el orbital vacante de acuerdo con las reglas vistas en la unidad anterior. D e
acuerdo con lo expuesto, concluim os:
• E xiste u n a correspondencia entre la ubicación de cada elem ento en la T a b la P e rió d ic a
y su configuración electrónica.
• A l inicial' cada p eríodo, com ienzan a com pletarse los orbitales de un nuevo nivel,
caracterizado p o r el núm ero cuántico principal (n).
• E l núm ero cuántico principal correspondiente al último nivel, coincide con el núm ero
del período:
L a T a b la P e rió d ic a queda así d ividida de m an era tal que los elem entos con igual núm ero
de electrones en la C.E.E. están situados en el mismo grupo. E l núm ero del perio d o al
que p ertenece un elem ento, coincide con el m ayor núm ero cuántico p rincipal de su
configuración electrónica.
6)
propiedades periódicas: H ay u n a serie de propiedades de los elem entos, que
están relacio n ad as con la configuración electró n ica del nivel más externo de Sos átom os
que los constituyen. E stas propiedades varían regularm ente en fo rm a p e rió d ic a a lo
largo de. la ta b la y son denom inadas p ro p ied a d es periódicas. Entre ellas podem os citar el
rad io atóm ico, el rad io iónico, la energía de ionización y la electronegatividad.E1 estudio de estas propiedades nos ay u d a rá a ex p lic ar las pro p ied ad es físicas y
quím icas de los elem entos, com o así tam bién la form ación de diversas sustancias. R adio atóm ico: Si consideráram os a! átomo com o u n a p eq u eñ a esfera,
p o d ríam o s estim ar su tam año a través de su radio. Dado que la nube electró n ica no tiene
un lím ite definido, no es p o sib le determ inar el rad io atómico como la d ista n cia entre el
centro del núcleo y el nivel m ás externo. E l m étodo m ás efectivo p a ra evaluar dicho
ra d io consiste en determ inar experim entalm ente la m itad de la distancia entre lo s
n úcleos de dos átom os iguales adyacentes, y a s e a en u n a m olécula d ia tó m ica sim ple o
en un cristal m etálico. D e todas m aneras, es im portante destacar que el radio de u n
átom o depende esencialm ente de la fu erza.relativ a con que el núcleo atrae h a c ia sí a los
electrones nías externos T^-íl lili**00
1 rirn'l^trmc! nKo^n-or■
- E n cada p erío d o , el radio atóm ico aum enta de derecha a iz q u ie rd a
- E n c a d a grupo, el rad io atóm ico aum enta de a rrib a h ac ia abajo.
R adio iónico: L os átom os de m uchos elem entos, en determ inadas circunstancias,
p u ed en ganar o p e rd e r electrones originando partículas cargadas eléctricam ente,
U n io n es to d a p a rtíc u la carg a d a eléctricam ente, que puede estar fo rm a d a p o r un átom o
o un grupo de átom os. Si el ion tiene carg a n egativa recib e el nom bre de anión. P o r
ejem plo: C l ' anión cloruro; S
anión sulfuro; S04 anión sultato. Si el ion tiene c a rg a
positiva, se d enom ina catión. P o r ejem plo: K +: catión potasio; C’a “+: catión calcio ;
N H 4+: catión am onio. C om o podem os ap rec iar en estos ejem plos, los iones p u ed en ser
m onoatóm icos o po liató m ico s. C uando un átom o se tran sfo rm a en un ion, se produce u n
cam bio en su tam año. E l rad io de un ion se d enom ina radio iónico.
• E l ra d io del catión es m enor que el de su átom o.
• E l rad io de! anión es m ayor que el de su átom o.
4 En gen eral, si un átom o de un elem ento o rig in a aniones y cationes se v e rific a que:
r catió n < r átom o < r anión
Los cationes se originan p o r la p érd id a de electrones de los niveles m ás externos de!
átom o. E sto s ig n ific a que al p ro d u cirse el catión el tam año de la nube electrónica se
VXVV.X
V.1IV1UV1Í.
J—
.ü
i iliV Lio J^VUVl IUV» j y v u v i l i u u
Tt ü
.
31
reduce. P o r consiguiente, el radio del catión dism inuye respecto del átomo que lo
originó. C uando se fo rm a el anión se produce un a gan an cia de electrones en el nivel
m ás externo del átom o, provocando u n a m ayor rep u lsió n electrónica, con la
consiguiente ex p a n sió n del radio. C uando se producen lo s iones ésto s adquieren la
configuración del gas noble más cercano lo cual les confiere estabilidad.
E n erg ía de ionización: P a ra quitar un electrón de un átom o, hay que
sum inistrarle energía suficiente p a ra v encer la fuerza de atracción que ejerce el núcleo
sobre él. L a e n e rg ía n e c e sa ria no es la m ism a p a ra los átom os de todos los elem entos. E l
electrón que necesite m enor energía p a ra ser rem ovido, s e rá el m enos atraído p o r el
núcleo. L a e n e rg ía a so c ia d a al proceso de rem oción de un único electrón se conoce
como en erg ía de p rim e ra ionización. L a n ece sa ria para extraer un segundo electrón, se
llam a energía de segunda ionización y así sucesivam ente. L as energías de ionización se
pueden determ in ar experim entalineiite y sus v alo res se expresan en kj/m ol de átom os
(kilojoule/m ol), en u n idades SI.
• En cad a p erío d o la energía de ionización aum enta, en general, de izq u ierd a a derecha.
A lcanza el m áxim o v a lo r en cada gas noble y desciende bruscam ente al p a sa r al prim er
elem ento del grupo siguiente. Este aum ento general de la. en ergía de ionización en c a d a
p erío d o , p resen ta algunas excepciones. Esto ocurre, p o r ejem plo, con elem entos del
segundo y del decim oquinto grupo, al p a sa r al elemento siguiente.
• E n ca d a grupo la e n e rg ía de ionización au m en ta regularm ente de abajo hacia arriba;
tam bién existen algunas excepciones..
• Las variaciones que experim enta la en ergía de ionización en un perío d o y en un grupo,
van en sentido inverso a las de los rad io s atómicos. E n un perío d o : a m ed id a que
aum enta el n ú m ero atóm ico en el período, los electrones van com pletando el m ism o
nivel (n es constante). Com o la. carga n u clear es c a d a vez m ayor, la fu e rz a de atracción
que ejerce el núcleo sobre cada uno de los electrones externos au m en ta y se req u ie re
m ás energía p a ra extraerlos. Esto explica que, en general, la en ergía de ionización
aum enta al re c o rre r un p erio d o de izq u ierd a a derecha. E n un grupo: al aumentas' el
núm ero atóm ico en el grupo, aum enta el núm ero cuántico principal n del nivel ex terio r
y p o r lo tanto el ra d io atóm ico. Com o los electrones del nivel m ás externo se hallan m ás
alejados del núcleo, son m enos atraídos p o r éste y por lo tanto se re q u ie re m enos
energía p a ra separarlos. En consecuencia, en un grupo la energía de ionización aum enta,
de abajo h a c ia arriba.
E lectronegatividad: L a electronegatividad es una p ro p ied a d sum am ente útil p a ra
estudiar 1a. m an era en que los átom os se unen entre sí p a ra form ar d iversas sustancias y
está relacio n ad a con la en ergía de ionización. Se pone de m anifiesto cuando un átom o
p a rtic ip a de un e n lace con otro átomo. E n esta sección nos lim itarem os a d e fin irla y a
analizar la v aria ció n de sus valores.
L a electro n eg ativ id ad es la capacidad de un átom o de atraer h a c ia sí los
electrones de un enlace con otro átomo. Se han ideado diversos m étodos p a ra
determ inar v alo re s de electronegatividades de los elementos. E l m ás difundido es el de
L inus P auliug, q u ien asignó arbitrariam ente al elem ento m ás electronegativo, el flúor, el
v a lo r 4.0. Los v a lo re s de las electronegatividades de los dem ás elem entos se o b tien en
tom ando el v a lo r del flú o r com o referencia. D ad o que la. electronegatividad m ide
v alo re s rela tiv o s se expresa m ediante núm eros sin unidades.
En cada grupo 1a. electronegatividad aum enta, en general, de abajo h a c ia airiba.
N o se le asignan v a lo re s de electronegatividad a los gases nobles, debido a su e sc a sa
reactividad.
En un p eriodo, la te n d e n c ia de los átom os a cap tar electrones p a ra adquirir
configuración del gas noble m ás próxim o aum enta de izquierda a derecha y por lo tanto
tam bién la. electronegatividad. E n un grupo, el radio atóm ico dism inuye de abajo h acia
arrib a , con lo cual crece la fuerza del núcleo p a ra atraer electrones y, por consiguiente,
la electronegatividad au m en ta en ese sentido.
E je rc ic io : Investiga en tu ta b la p erió d ica la ubicación de los valores de
electronegatividad de los elem entos quím icos. Puede fig u rar en las casillas o como tabla
aparte (Pauling). Si lo deseas puedes im prim irte tu ta b la de electronegatividades de
in te rn e t El objetivo es que p u ed as encontrar estos datos en fo rm a sen cilla y rá p id a dado
que los utilizarás en los ejercicios (especialm ente uniones quím icas).-
PA R TE B:
1) E nlaces quím icos: Sabem os que las sustancias están form adas p o r m oléculas
o bien por retícu lo s cristalinos. A sí, tenem os sustancias m oleculares cuyas m oléculas
están form adas p o r átom os del m ism o elem ento com o H 2, N 2, C l2, o de elem entos
distintos com o H 20, C 02, T am b ién hay sólidos como el diam ante, la sal de m esa
(N aC l), o.los m etales, que son agregados de num erosos átom os o iones. L a existencia de
to d as estes sustancias nos m u e stra que los átomos de lo s diversos elem entos se unen
entre sí p a ra form ar sustancias diferentes. Los átom os se unen p a ra lograr u n a estructura
m ás estable que la que tien en cuando están aislados. T am bién hablam os de la CEE, Si
los átomos de los elem entos de un m ism o G rupo de la T a b la P eriódica, a excepción del
h elio , tienen igual núm ero de electrones en su nivel m ás externo, las propiedades
quím icas de los elem entos de u n Grupo son sim ilares, debe existir una estrecha relación
entre las pro p ied ad es quím icas y el núm ero de electrones m ás externos. E stos electrones
intervienen activam ente en la form ación de los enlaces quím icos y so n conocidos com o
electrones de v a le n c ia P o r consiguiente, al estudiar la naturaleza del enlace quím ico, es
necesario considerar lo s electrones de la c a p a m ás externa del átom o. E n los elem entos
representativos los electrones de v a le n cia son los que constituyen la configuración
electrónica ex tern a (C EE ). L im itarem os nuestras consideraciones esencialm ente a los
elem entos rep resen tativ o s, aunque conceptos sim ilares pueden tam bién aplicarse a los
elem entos de tran sició n o de tran sició n in te rn a
2) Los sím b o lo s de L ew is: Con el objeto de rep resen tar en form a sim ple 5'
esquem ática, los electrones de valencia, G ilbert N . L ew is propuso u n a sim b o lo g ía
am pliam ente u tiliz a d a C onsiste en e scrib ir el sím bolo del elem ento, ro d ead o p o r lo s
electrones de v a le n c ia que se indican m ediante puntos o cruces.
SÍMBOLOS DE LEWIS
Litio
1
1
Li *
Btrilo
2
2
* Efe ♦
Bcsro
13
3
Carbono
14
4
♦ B *
*
C
*
SÍMBOLOS DE LEWiS
*#
K ilft-Á r ta rtA
1 5
5
* w *
*
*+
Q ír ji p r r r v
f * .c
Flúor
17
rc r
CT
. r\ .
«■ v -
7
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**
Neón
18
8
♦*
♦♦
•
E s im portante señal ai' que en estos diagram as el sím bolo del elem ento rep resen ta el
centro atóm ico o "core” del átomo, o se a el núcleo más los electrones internos.
N O T A : la b ib lio g rafía m en cio n ad a al prin cip io del presente u tiliz a com o sím bolo de los
electro n es “ puntos” y para, sim bolizar las uniones quím icas (especialm ente las del tipo
covalente) diagram as tipo V EN N . O tros lib ro s utilizados en el CBC (T ernas de Q uím ica.
G eneral- A ngelini y coi) utilizan pu n to s y cruces con ligeras v ariaciones. D ado que en
la. e sc u e la secundaria, se utilizan am bas representaciones, en clase se dan ejem p lo s
utilizando las dos form as. 3 } Las p rim eras teorías: Las prim eras ideas ace rca de la form ación de los en laces
quím icos íü e ro n aportadas p o r B erzelius h acia 1812. Según su teoría, ios átom os de ios
34
distintos elem entos po seían polos eléctricos predom inantem ente positivos o negativos.
L a unión se estab lecía entre los átom os co n p o lo s de signo contrario. Sin em bargo, esta
te o ría no p o d ía explicar la. existencia de m oléculas form adas p o r átomos del m ism o
elem ento, com o H 2, y a que sus áto m o s ten d rían "polos" del m ism o signo y n o se
atraerían. U n a de las claves que perm itió establecer la n atu raleza de los en laces
quím icos con m ayor precisión, fiie el estudio del com portam iento de los gases nobles.
Los gases nobles presentan escasa rea c tiv id a d quím ica, a tal punto que sus m o lécu las
son todas m onoatóm icas; esta "inactividad" q u ím ica de ios gases nobles se atribuye a
que sus átom os tienen su nivel m ás externo com pleto. Con excepción del helio, que
co m p leta dicho nivel con sólo dos electrones, los demás gases nobles tienen el nivel
m ás externo com pleto con 8 electrones cad a uno. Estas pro p ied ad es sugirieron que los
átom os que de alguna m anera lograran com pletar su nivel m ás externo con ocho
electrones, adquirirían gran estabilidad. En 1916, W alther K ossel y G ilb e rtN . L ew is, en
forma, independiente, señalaron que cu alq u ier átom o p o d ría alcanzar gran estab ilid ad si
de algún m odo adquiriese la CEE del gas noble m ás próxim o en la T a b la P e rió d ic a Por
ejem plo, el átom o de flú o r tiene un electrón m enos que el átom o de neón, m ientras que
el átom o de oxígeno tiene dos electrones m enos que el átomo de n e ó n P o r ello , los
h alógenos tienen ten d en cia a form ar aniones rn o no negativos y los calcógenos an io n es
dinegativos, ganando uno o dos electrones respectivam ente, p a ra alcanzar la
configuración estable del gas noble que les sigue. E l átomo de litio (Li) tiene un electró n
m ás que el átom o de helio (H e), y el árorno de b erilio (Be) tiene dos electrones m ás que
el átomo de He. A sí, p o r p érd id a de un electrón, los átomos de los m etales alcalinos
pu ed en fo rm ar cationes m onopositivos y los átom os de los m etales alcalinotérreos, p o r
p é rd id a de dos electrones, cationes d ip o sitiv o s, alcanzando en am bos caso s la.
configuración del gas noble precedente.
E n p rincipio, hay dos m an eras p o r las cuales un átom o puede a d q u irir la
configuración electrónica de gas noble:
1 C uando se com parten electrones entre dos átom os.
* C uando un átom o transfiere electrones a otro.
E stas ideas condujeron a los científicos a estab lecer una afirm ación co n o cid a com o
re g la del octeto: “ Los átomos de ios elem entos tienden a un irse entre sí com partiendo o
tran sfirien d o electrones, de m an era que su n iv el m ás externo se com plete con ocho
electro n es” . E s ta re g la indica que cuando lo s átom os se unen, tien d en a tran sfe rir o
co m p artir el núm ero necesario de electro n es p a ra ten er ocho en su capa más externa,
salv o el átomo de hidrógeno que In c o m p le ta con dos. Si bien la v alid e z de esta r e g la no
es u n iv e rsal, p u es existen excepciones (que n o se v erán en este curso), constituye una
b u e n a ap ro x im ació n p a ra una. ex p licac ió n elem ental de cóm o se establecen las u n io n es
quím icas.
4)
F orm ación del enlace AB: La fo rm ac ió n de u n a u n ió n q u ím ica im plica, un
reordenam iento de los electrones de v a le n c ia de los átomos que se unen, par?* d ar lu g ar a
u n a e stru c tu ra de m enor en ergía y p o r lo tanto m ás estable. Esto sig n ifica que e n el
p ro c e so de unión entre dos átom os se lib e ra c ie rta cantidad de energía (en erg ía de
enlace). P o r ejem plo, cuando dos áto m o s A y B cuyas energías son E l y E 2, se u n en
p a ra fo rm a r u n a su stan cia A B , la e n e rg ía fin al E F es m e n o r que la de los áto m o s
individuales.
En las uniones quím icas existen fu erzas de n atu raleza electrostática, d eb id as a
interacciones entre partículas cargadas. Como sabem os, las fuerzas pueden s e r de
rep u lsió n (cargas de igual signo) o de atracción (cargas de signo opuesto). L a u n ió n
entre dos átom os se establece cuando p red o m in an las fuerzas de atracción sobre la s de
B5
rep u lsió n (básicam ente, los electrones negativos y los núcleos p o sitiv o s se atraen entre
sí). L as fuerzas de atracción entre cargas de signo opuesto se m anifiestan tam bién en la
interacción entre cationes y aniones. A lgunas características que conducen a la
form ación de un enlace quím ico son:
* La fo rm ac ió n de un enlace im p lica cierto reordenam iento de los electrones de v alen cia
de los átom os que lo form an.
* Cuando dos átom os se unen, lo hacen p a ra alcanzar un estado m ás estable de m enor
energía. E n el p ro ceso de unión se lib e ra energía, cuya m agnitud es la m ism a que se
requiere p a r a la separación (energía de enlace).
* En los enlaces quím icos se ponen de m anifiesto fuerzas de atracción de natu ra leza
electrostática, correspondientes a cargas de signo opuesto.
* E l estado de m enor en erg ía se logra cuando los átomos que se u n en transfieren o
com parten electrones entre sí cum pliendo, en lo posible, con la re g la del octeto.
Existen tres tipos de uniones o enlaces quím icos (intram oleculares):
s enlace covalente
* en! cl.CO iÓlliCO
* enlace m etálico (no corresponde a este curso).E N L A C E C O V A L E N T E : E xisten m uchas m oléculas form adas p o r átom os
cuyos v alo res de electronegatividad son sim ilares (o iguales, com o en las m oléculas de
la s sustancias sim ples com o B?, o N;,). L as prim eras ideas p a ra ex p licar cóm o se unen
estos átom os fueron aportadas p o r G. N. L ew is, quien propuso lo siguiente: “ C uando los
átom os se unen, p ueden alcan zar una configuración estable de gas noble com partiendo
entre sí p ares de electrones” . E l enlace covalente generalm ente se p re sen ta entre átom os
de elem entos de a lta y sim ilar electronegatividad, como ios elem entos no m etálicos, en
los que no hay gran p o sib ilid a d de tran sferen cia de electrones. S u c ara cterística esencial
es que se produce p o r p ares de electrones com partidos entre los átom os que se unen.
M ediante diagram as de puntos, L ew is representó la estructura de m uchas m oléculas
sen c illa s unidas p o r en laces c oval entes. E sta fo rm a de rep resen tar la s m oléculas se
conoce com o fó rm u la o estru ctu ra de L ew is (Ejem plo H 2 )
E nlaces sim ples: E l p ar de electrones com partidos suele representarse, p o r
sim plicidad, m ediante u n a lín e a que une am bos átom os: H -H . C om o en este enlace se
com parte un ú n ico p a r de electrones, decim os que se tra ta de un enlace covalente
sim ple. L a unión se establece p o r un p a r de electrones que son co m p artid o s p o r am bos
átom os; de esta fo rm a quedan dos electrones alrededor de cada uno de ellos.
Los p ares de electrones com partidos en una unión se denom inan pares de
electro n es enlazantes, m ien tras que lo s p a re s de electrones que 110 fo rm an p arte de la
u n ió n rec ib e n el nom bre de p ares 110 enlazantes o pares libres.
P a ra la m o lécu la de dióxido de carbono, esta m o lécu la e stá fo rm ad a p o r un
átom o de carbono y dos átom os de oxígeno (C0¿). El átomo de carbono tiene cuatro
electrones externos y c a d a átom o de oxígeno seis. E scribim os los átom os en fo rm a
sim é trica y distribuim os estos electrones de a p a re s alrededor de c a d a uno de ellos. Para,
que c a d a uno de los átom os alcance un octeto electrónico estable, el átom o de carbono
debe com partir dos p ares de electrones con cad a átomo de oxígeno. E n esta m olécula,
decim os que el átom o de carb o n o está unido a cada átom o de oxígeno p o r un enlace
covalente doble. R epresentam os cada unión entre el carbono y oxígeno m ediante una
doble lín e a
o= c= o
P a ra la m o lécu la de m onóxido de azufre, en esta, m olécula (S O ), tanto el átom o de
azufre com o el de oxígeno tienen 6 electrones externos. P ara lo g rar mi octeto alred ed o r
36
de c a d a átom o, la unión se establece colocando dos pares de electrones entre el azufre y
el oxígeno, form ando u n a unión covalente doble: s=o
P ero p a ra la m o lécu la de dióxido de azufre, la e stru ctu ra.d e L ew is del S 0 2 , el átom o de
azufre y el átom o de oxígeno poseen dos p a re s de electrones libres, y am bos átom os
com pletan el octeto electrónico. P a ra form ar la m olécula el otro átom o de oxígeno se
une al átom o de azufre, que dispone de dos p ares electrónicos libres. D e este m odo, se
fo rm a un nuevo enlace covalente (el coordinado o dativo). A lgunos autores denom inan
a este tipo de unión enlace covalente coordinado, y a que la unión p o d ría visualizarse
com o un p a r de electrones aportado por u n ún ico átomo. U na v e z form ado el enlace, el
p a r electrónico es com partido por am bos átom os com o en cualquier otro enlace
covalente. Para, la m o lécu la de trióxido de azufre (SO3), m a teria p rim a p a ra la
fab ric ació n de explosivos y colorantes, está fo rm ad a p o r un átom o de azufre y tres de
oxígeno, ¿cuál es la estructura de Lew is p a r a esta m olécula?
E xisten num erosas sustancias cuyos enlaces son covalentes. E n tre ellas podem os
distinguir:
-Sustancias m oleculares: E stán constituidas p o r m oléculas individuales, com puestas p o r
átom os unidos en fo rm a covalente. H ay una enorm e v ariedad de sustancias m oleculares,
desde las m ás sim ples form adas por m o lécu las diatóm icas, com o el hidrógeno, el
oxígeno, o el nitrógeno, h a sta las más com plejas como las proteínas, cuyas m oléculas
están form adas p o r m iles de átomos. L as sustancias m oleculares son m uy estables y en
g en eral tienen bajos puntos de fusión y de ebullición. L a m a y o ría de las sustancias
m o lecu lares son gases o líquidos a temperatura, am biente y las que son sólidas funden a
b a ja s tem peraturas. P rácticam ente no conducen la corriente eléctrica, en ningún estado
cíe agregación.
-C ristales covalentes: están form ados p o r red es atóm icas, que co n stitu y en un cristal, en
el que 110 hay m oléculas individuales, sino u n a red cristalina form ada p o r num erosos
átom os enlazados en fo rm a covalente. Los ejem plos típicos de sustancias que presentan
e sta estructura son el diam ante y el grafito. L os cristales de diam ante contienen sólo
átom os de carbono unidos entre sí p o r enlaces covalentes. C onstituyen u n a red
tridim ensional form ada p o r una. cantidad enorm e de átom os de carbono. E l grafito
tam bién está form ado p o r átom os de carbono unidos entre sí covalente m ente, p ero tiene
u n a estructura lam inar m ucho m enos rígida. El dióxido de silicio conocido com o sílice,
es otro ejem plo de un cristal covalente. L a fo rm a cristalin a m ás c o n o c id a de la sílice es
el cuarzo, que es el p rin cip al com ponente de la arena.
P O L A R ID A D D E E N L A C E S : H asta aquí hem os estudiado la n a tu ra leza de los
en laces covalentes, que se producen cuando se com parten electrones. Si se tiene en
cuenta la electronegatividad, com o u n a m e d id a de la ten d en cia que tien en los átom os de
1111 elem ento p a ra atraer electrones en un enlace quím ico, elem en to s com o los 110
m e tales tienen un m arcado carácter electronegativo, m ientras que lo s m etales poseen
b ajo s valo res de electronegatividad. La electronegatividad no es una m agnitud que
pu ed e m edirse sobre un átom o aislado, sino que sólo se pone de m anifiesto cuando se
produce la unión entre dos átom os. Cuando se estu d ia la distribución de la c a rg a o nube
e le ctró n ica alrededor de los átomos que constituyen un enlace covalente, se encuentra
que esta distribución pu ed e se r sim étrica o asim étrica. Si es sim é trica decim os que el
enlace es covalente no p o la r; si en cam bio la nube es asim étrica, el enlace es covalente
p o la r (profundizar en estos tipos de enlace covalente no corresponde a este c u rso ).M O M E N T O D IP O L A R : L a p o la rid ad de un enlace depende de la d ifere n cia de
electro n eg ativ id ad de lo s átom os que se unen. U n a unión covalente es tanto m ás p o la r
cuanto m ayor es la. d ife re n c ia de electronegatividad entre los átom os que la form an. Si
37
la. d iferencia de electronegatividad entre los átomos es m uy grande, se p resenta un caso
extrem o en el que puede haber una cesión de electrones p o r parte de un átom o h acia
otro. E sto ocurre en el cloruro de sodio (N aC l) en que el átomo de cloro es m ás
electronegativo que el del sodio. En e&ie cfiHQ
produce un enistce cp-ie |^odeiiiocrep resen tar con 1a. nube electrónica alrededor del núcleo de cloro form ando el an ió n
cloruro (C l "'1y con el átom o de sodio convertido en el catión N a+
EL E N L A C E IÓ N IC O : Como hem os visto, los só lidos iónicos están form ados
po r re d e s cristalinas que contienen iones de signo opuesto. P o r ejem plo, el clo ru ro de
sodio es un retícu lo cristalino constituido por igual núm ero de iones N a+ y de iones C l',
ya que el sistem a debe ser eléctricam ente neutro.
Si analizam os las respectivas configuraciones electrónicas, destacando las C E E ,
observam os que el átom o de sodio tiene un solo electrón en su nivel m ás externo y si se
le entrega la en erg ía de ionización necesaria, puede transform arse en el catión sodio,
cuya configuración electrónica es igual a la del neón. Es decir, el Na.+ y el N e son
isoelectrónicos. E l átomo de cloro, que tiene siete electrones externos, tiende a cap tar u n
electrón p ara adquirir la configuración de! argón, convirtiéndose en e! anión C loruro,
que es isoelectrónico con el argón. Si un átom o de sodio se a c e rca suficientem ente a u n ó
de cloro, puede tran sferirle su electrón m ás externo, form ándose sim ultáneam ente los
iones N a + y Cl'
E! p ro ce so de form ación de lo s iones sodio y cloruro puede rep resen tarse
utilizando los sím bolos de L ew is, de varias m aneras (en clase se explicarán las distintas
form as de sim bolizar u n a unión iónica).L a p o la rid ad de una unión depende de la diferen cia de electronegatividad entre
los átom os que la constituyen y es u n a m e d id a del carácter iónico de la m ism a. C u an to
m ayor es la d ifere n cia de electronegatividad entre los átom os que se unen, m ayor es la
p o la rid ad del enlace y m ayor su carácter iónico. Sobre bases experim entales, L inus
P auling determ inó el porcentaje de carácter iónico de distintos enlaces, teniendo en
cuenta, la d ifere n cia de electronegatividad de los átom os que lo s form an. N o es p o sib le
estab lecer una re g la ú n ic a que perm ita decidir si un enlace es co v a l e n te o iónico, dado
que todo enlace covalente p o lar tiene un cierto carácter iónico. Sólo podem os d e cir que
un enlace es predom inantem ente covalente o predom inantem ente iónico.
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electro n eg ativ id ad es sim ilar, la diferencia de electronegatividad es p equeña y el enlace
es predom inantem ente covalente. Si en cam bio, la unión está co n stitu id a p o r un átom o
de u n m etal y de un no m etal, la d iferencia de electronegatividad es alta, y la unión es
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En este curso de ingreso se verán ejem plos de uniones quím icas de co m p u esto s
binarios solam ente.-
P A R T E C: F órm ulas y N o m en clatu ra de C om puestos Inorgánicos
E l nom bre de u n a su stan cia quím ica debe s e r de tal form a, que la relación entre
el nom bre, la co m posición y p o r ende la estru ctu ra de c a d a especie quím ica esté
perfe ctam e nte de finida.
• N ú m ero s de oxidación: es un núm ero, positivo o negativo, que se a sig n a a cada, uno de
los átom os de los elem entos que fo rm an un com puesto. Este núm ero rep resen ta la carg a
que a d q u iriría un átom o si en cad a una de las uniones, se le asignaran los electrones de
la unión al átom o m ás electronegativo.
38
Reglas:
1- E l núm ero de o xidación de un elem ento en u n a sustancia elem ental es cero.
Ejem plo: N a, Li, Cu, 02, 0 3, F 2, C l 2
2- E l átom o de flú o r tiene un núm ero de oxidación -1 en to d o s sus com puestos.
Ejem plo: H F, N a F , C aF 2
3- El átom o de oxígeno tiene un núm ero de oxidación -2, excepto cuando se une al
flúor, y en ios peróxidos.
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PoPi
4 - E l átom o de hidrógeno tiene un núm ero de oxidación +1 en la m ay o ría de sus
com puestos, excepto cuando se une a iones m etálicos p a ra form ar hidruros, en cuyo
caso su núm ero de oxidación es - 1.
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T-T-. fi
5- Los átom os de los m etales alcalinos (G m po 1) presentan en sus com puestos núm ero
de oxidación +1 y los átom os de los m etales alcalinotérreos (G rupo 2) presentan núm ero
de oxidación + 2.
E jem plo: N aC i, N a 2SQ4, K B r, C aC l2, C aS04, B aB r 2
6- Los átom os de los elem entos Cl, B r y I tienen núm ero de oxidación -1 en los
com puestos b in ario s (com o el N aC l, KI, C aB r2). En los com puestos ternarios estos
átom os p ueden p resen ta r núm eros de oxidación +1, +3, +5 y +7.
7- L os n ú m e ro s de oxidación de los restantes átom os que fo rm an un com puesto se
obtienen teniendo en cu en ta que: “ La su m a de los núm eros de oxidación de todos los
átom os en u n a m olécula n eu tra es 0” .E ste concepto se a p lic a tam bién a las unidades neutras en g eneral (com puestos iónicos
adem ás de covalen»—
N O M E N C L A T U R A D E LO S C O M PU ESTO S Q U ÍM IC O S: Si bien desde hace
años la IU PA C reco m ien d a el uso de su sistema, que h a sido internacionalm ente
adoptado, p resentarem os, en algunos casos, nom bres que p a ra m uchos com puestos
siguen siendo de uso com ún. A continuación, explicarem os los tipos de com puestos
b ásicos, y presentarem os tablas p a ra ejem plificar los nom bres de los distintos tipos de
com puestos.
1) E sp e cies m onoatóm icas: Las especies m onoatóm icas, com o cationes
m etálicos o am ones no m etálico s se nom b ran anteponiendo la p a la b ra ion a! nom bre del
elem ento. L os cationes m etálico s de los G rupos 1 y 2, com o p o r ejem plo el K + , se
nom bran anteponiendo el térm ino ion (ion potasio en este ejem plo). Cuando el metal
tiene m ás de u n núm ero de oxidación, la n om enclatura antigua, utilizaba, las
term inaciones " -o so 1' e "-ico" p a ra indicar, respectivam ente, el uso del m enor o de!
m ayor estado de oxidación (p o r ejem plo, F e2 + ion ferroso, y F e3 + ion férrico). IU PA C
reco m ien d a el uso de nú m ero s rom anos que se colocan entre paréntesis luego del
nom bre del m etal, p a r a indicar el estado de oxidación. A sí en el ejem plo anterior, F e2 +
es el ion h ie rro (II) y F e3 + es e! ion h ierro (III). C uando existe un único estado de
oxidación, no se lo in d ic a con núm ero rom ano; así, el ion N a + se nom bra com o io n
sodio. Los aniones m o n oatóm icos form ados p o r no m e tales se nom bran utilizando la
term inación "-uro" (B r-: brom uro, H -: hid ru ro , S 2-\ sulfuro).
2) L o s com puestos b in a rio s son aq u ello s form ados p o r dos tip o s distintos de
átom os. B ásicam en te, se agrupan en:
H idruros m etálicos: com puestos form ados por u n m etal (que denotarem os M ) e
hidrógeno, e n los cuales el núm ero de o xidación del átom o de H es -1. C o n tien en
siem pre un átom o del elem ento m etálico, y uno o v a rio s átom os de H. Se n o m b ran
com o hid ru ro s de m etal,
el estado de oxidación del m etal (m) se c o lo ca entre
39
p arén tesis, con n ú m e ro s rom anos. Ej: N aH hidruro de sodio ; P b H 4 hidruro de plom o
(IV) ; F e H 2 h id ru ro de hierro ( I I ) ; FeH 3 hidruro de hierro (E l)
H idruros no m etálicos: com puestos form ados por un no m etal (que denotarem os
X ) e hidrógeno. Se conocen en general con el nom bre de h id rácid o s (nom bre que deriva
de ciertas p ro p ied a d es quím icas com unes). O tros autores lo denom inan N o m etaluros de
hidrógeno. E n estos com puestos, el estado de oxidación del átom o de H es +1.
E j: H F fluoruro de hidrógeno - ácido fluorhídrico
H C1 cloruro de hidrógeno - ácido clorhídrico
H 2S sulfuro de hidrógeno - cido sulfhídrico
Nota.: los n o m b res com unes indicados p a ra los hid rácid o s corresponden a los
com puestos disueltos en agua; se los h a detallado porque son de uso m uy com ún; los
com puestos p u ro s (gaseosos en condiciones am bientales) se nom bran com o
"nom etaluros" de hidrógeno.
O xidos: com puestos bin ario s que contienen oxígeno, en el cual el átomo de
oxígeno tiene n ú m e ro de oxidación -2. Los com puestos b in a rio s ele oxígeno se nom bran
siem pre com o ó xidos, utilizando núm eros rom anos p ara in d icar el estado de oxidación
del m etal. R eco rd em o s que cuando el m etal p resen ta un único estado de oxidación, éste
no se e s p e c ific a
'
En los óx id o s no m etálicos, tam bién se u tiliza la n o m en clatu ra conocida como
p o r ato m icid ad (o sea, el nom bre del com puesto expresa el n ú m e ro de átom os de cad a
elem ento que lo form an).
Ej: K 2G óxido de potasio
Cu20 y C uQ : óxido de cobre (I) y óxido de cobre (II)
N iO óxido de níquel (II)
N i 20 3 óxido de níquel (IH)
SO óxido de azufre (II) - m onóxido de azufre
G LO 3 óxido de cloro (El) - trióxido de dicloro - óxido de cloro (HE)
S ales B in a ria s : están form adas p o r un elem ento m etálico (que fo rm a un catión) y
un elem ento no m etálico (anión). Son com puestos iónicos típicos. Se nom bran com o
"nom etaluro" de m etal, indicando el estado de oxidación del m etal con núm eros
rom anos.
N aC l cloruro de sodio
C aB r2 , bro m u ro de calcio
K 2S sulfuro de p o tasio
C oS sulfuro de cobalto (II)
C o 2S 3 sulfuro de cobalto (ITT)
3)
Los co m puestos ternarios son aquellos form ados p o r tres átom os distintos.
B ásicam ente, se agrupan en:
H idróxidos: Son com puestos iónicos, form ados p o r un m etal y el anión OHhidróxido de m etal: M (O H )m
N aO H hidróxido de sodio
F e(O H )2 h idróxido de hierro (II)
F e(O H ):.; hid ró x id o de hierro (III)
O xoácidos: Son com puestos covalentes, form ados p o r un n o m etal, hidrógeno y
oxígeno. L a n o m e n clatu ra com ún, que continúa siendo m uy u tilizada, los nombra, com o
ácid o s, e in d ic a el esíado de oxidación del no m etal utilizando las term inaciones -oso e ico. En el caso de los halógenos Cl, B r y I, que pu ed en p resen ta r estados de oxidación
+ 1, + 3 , +5 y + 7, esto se in d ic a utilizando prefijos y su fijo s (hipo/oso. -oso, -ico,
per/ico).
40
F ó rm u la G eneral HaXC),,
H 2C 0 3
h c io
H C 1O2
H C 1O 3
H C 104
E je rc ic io : ¿cuál de estos n om bres se cotresponden con las fórm ulas anteriores?
ácido carbónico - ácido hipocloroso - ácido cloroso - ácido clóí'ico - ácido p erclárico
ácido sulfuroso - ácido sulfúrico - ácid o nitroso - ácido nítrico - ácido fosfórico
O xosales: Son com puestos iónicos, form ados por un catión m etálico y un anión
que contiene oxígeno y un elem ento no m etálico (oxoanión). L a n o m en clatu ra com ún
las nom bra com o d eriv ad as de! oxoócido correspondiente, cam biando la s term inaciones
de la siguiente form a: si el no m etal p re se n ta su menor núm ero de oxidación (o sea, el
ácido se nom b ra con la term in ació n -oso), la sal se nom bra con la term in ació n -ito; en
cam bio, si el no m etal p rese n ta su m ay o r núm ero de oxidación (el ácido se n o m b ra con
la term inación -ico), la sal se n o m b ra con la term inación -ato. E l núm ero de o xidación
del m etal se escribe, com o ya se indicó en otros com puestos,, con núm eros ro m an o s
entre paréntesis.
1
F ó rm u la G eneral M a(X O b)m
N a,C0-.
N a 2 S0 3
K C IO
K C I0 4
N i(N 0 2)3
E je rc ic io : ¿cuál de estos n om bres se corresponden con las fórm ulas anteriores?
carbonato de sodio - sulfito de sodio - hipoclorito de potasio - clorito de potasio perclorato de potasio - periodato de calcio - nitrito de níquel (ffl)
Ej. P bS 0 4 sulfato de p lo m o (II) P b(S 0 4)2 sulfato de p lom o (IV)
C O (N 0 3)2 nitrato de cobalto (II)
H idrógenosales : Son com puestos iónicos form ados p o r un catión m etálico, y un
anión que contiene un no m etal e hidrógeno. Se las nom bra utilizando la term in ació n uro (sim ilar al caso de las sales b in arias), agregando 1a. p alab ra "ácido" p a ra in d icar que
el anión contiene hidrógeno; la caracterización del estado de o x id ació n del catión
m etálico indicando con núm eros rom anos entre paréntesis.
N aH S hidrógenosulfúro de sodio
F e(H S )2 hidrógeno sulfuro de hierro (II)
4)
Com puestos cuaternarios: Son com puestos form ados p o r átom os de cuatro
elem entos distintos. E stos com puestos no corresponden a este curso. E S C R IT U R A D E LA F Ó R M U L A D E LO S C O M P U E S T O S Q U ÍM IC O S : Es
n ecesario p o d e r escrib ir las fórm ulas de diferentes com puestos qu ím ico s en fo rm a
sistem ática, a p artir de su nom bre. P ero m uchos alum nos escrib e n las fó rm u las a p artir
de las ecuaciones de fo rm ació n de cad a tipo de com puesto. A dem ás m u chos alum nos
dom inan só lo el sistem a tradicional (se basan en v alen cias y no en n ú m e ro s de
oxidación) m ientras que otros alum nos trab ajan m ejor con el nom bre IU P A C que co n el
tradicional. P o r lo tanto en la ejercitació n se trabajan con am bos sistem as. E n el exam en
de ingreso se requiere la escritura de fórm ulas quím icas, aportando com o dato los dos
no m b res p o sib les (IU PA C y T ra d ic io n a l).-
41
D a d a l a v aried ad de m etodologías aplicadas p o r los alumnos en este tem a, no se ap o rta
un m étodo único en la presente guía p a r a resp etar los conocim ientos p re v io s del
alum nado. -
G u ia de E stu d io .
U N ID A D I:
1) ¿C uáles so n los estados de ag reg ació n de la m ateria? E x p licar brev em en te en
qué c o n siste la T e o r ía C in ética de la M a te ria
2) ¿En qué co n sisten los cam bios de estado de la m ateria? ¿A qué se den o m in an
punto de ebullición norm al y p unto de fu sió n norm al?
3) E x p licar los conceptos de siste m a hom ogéneo, siste m a h etero g én eo ,
p ro p ied a d in ten siv a y p ro p ie d a d extensiva.
4 ) D ar concepto de de elem ento quím ico.
5) ¿E n qué se diferencian las su stan cias sim ples de las sustancias co m p u estas?
¿C uál es la d iferen cia entre su stan cia p u ra y solución?
6 ) D a r lo s conceptos de átom o y de m olécula.
7) ¿Q ué se entiende p o r fó rm u la e m p íric a y p o r fó rm u la m o lecu lar de u n a
sustancia?
U N ID A D H:
1) ¿C uáles son las partículas que com ponen un átom o? ¿C uál o cuáles de ellas
determ inan las p ro p ied a d es quím icas de un elem ento?
2) D efinir n ú m ero atóm ico y núm ero m ásico. ¿C óm o se sim b o lizan ?
3 ) ¿Q ué es un n ucleido?
4 ) ¿Q ué es un ion?
5) M o d elo s atóm icos: a) D e scrib ir el m odelo de B ohr; b ) D e sc rib ir el m odelo
o rbital; c) ex p licar qué diferencias hay entre u n a ó rb ita un o rb ita l.6) ¿A qué se llam a nivel electrónico?
7) ¿Q ué se entiende p o r configuración electró n ica de un átom o? ¿y qué p o r
co n fig u ració n elec tró n ic a ex tern a (CEE) de un átom o ?
8) ¿C uál es el orden creciente de la e n e rg ía electró n ica en los o rb itales de un
átom o p o lieiectró n ico ?
y
U N ID A D III:
1) D e sc rib ir a los enlaces iónicos y covalentes.
2) U tiliz ar el concepto de. electro n eg ativ id ad p a ra an alizar la p o la rid a d de las
enlaces.
3) ¿Q ué se entiende p o r estado de o x idación? ¿C óm o se lo d eterm in a y se los
representa?
4.) D a r ejem p lo s de com puestos in o rg án ic o s binarios y tern ario s.
42
E J E R C IT A C IÓ N C U R S O D E IN G R E S O 2012
1) C o m p le ta r el e sq u e m a sig u ie n te con los n o m b re s de los cam b io s de e stad o
fíe la m a te ria , seg ú n c o rre sp o n d a ?
E s ta d o s ó lid o ------------ E s ta d o líq u id o -------------- E s ta d o gaseoso
2) C o m p le ta r las lín e as p u n te a d a s y d is c u tir la re la c ió n e n tre los d istin to s
estad o s de a g re g a c ió n d el a g u a y la te m p e r a tu r a :
A g u a (.......... ) —-------- - A g u a (líq u id a )------------- A g u a ( . . . ...........)
(M eló)
(v ap o r)
3) M e d ia n te círculos q u e r e p r e s e n te n a las p a rtíc u la s de u n a s u s ta n c ia (a nivel
su b m ic ro scó p ic o ), e s q u e m a tiz a r d ic h a s p a rtíc u la s c u a n d o la s u s ta n c ia se
e n c u e n tr a d e n tro de u n re c ip ie n te c e rra d o en los sig u ie n te s e sta d o s:
a ) S ólido.b ) L íq u id o .c) G aseo so .4) ¿ C u á le s de la s sig u ie n te s a firm a c io n e s s o b re los e sta d a s d e a g re g a c ió n de l a
m a te r ia son c o r re c to s ?
a ) ‘‘U n só lid o c ris ta lin o p u r o p u e d e s e r r e p r e s e n ta d o com o p a r tíc u la s m u y
c e rc a n a s u n a s de o tra s , o rd e n a d a s r e g u la r m e n te " .b ) “E n u n gas las p a r tíc u la s e s tá n m á s s e p a ra d a s e n tre sí con r e s p e c to a la s de
u n líq u id o o a las de u n só lid o " .c) " L a s p a rtíc u la s q u e c o iistitu v en u n ° a s se m u e v e n en fo rm a casi
in d e p e n d ie n te u n a s de o tr a s y e n tre ellas sólo h a y esp acio v a c ío 'V
5) P ro p o n g a u n e sq u e m a s e p a ra tiv o p a r a los sig u ie n te s sistem as m a te ria le s
in d ic a n d o en c a d a caso : a) c a n tid a d v tiiio d e fases 10 c a n tid a d d e c o m p o n e n te s
c) p r o p o n e r u n m éto d o de s e p a ra c ió n o fra c c io n a m ie n to .a) A re n a , so lu c ió n de. sai en a g u a y a c e ite .h ) H ie rro , a g u a v a re n a .c) A g u a co n tr o z o s de hielo y a r e n a .d) A re n a , a r c illa y y eso .e) S olución de s a c a ro s a ( a z ú c a r co m ú n ) e n ag u a, tr o z o s de co rch o y a z ú c a r
d e p o s ita d a en el fo n d o d el re c ip ie n te .-
6) C la s ific a r la s s u sta n c ia s sig u ie n te s en sim ples y c o m p u e sta s: a) cloro (C l 2 )
h ) Ó xido de C alcio (C a O ) c) azu fre (S) d) m e tan o (CEU ) e) P la ta (A g) í)
C lo ru ro de S odio ( N a C l ).7) D a d o s los s ig u ie n te s e n la c e s, se ñ a la r en c a d a uno de ellos el á to m o m á s
e le c tro n e g a tiv o :
C -C I
S -O
H -F
N -O
8) I n d ic a r q u é tip o de e id a c e quím ico p re d o m in a r á en la m o lé c u la o u n id a d
fó rm u la de los c o m p u e sto s siguientes:
N aC l
C l2
HCI
o2
PfL
9) a) C o m p le ta r la s ig u ie n te ta b la b) d ib u ja r la e s tr u c tu r a de L ew is de
c o m p u e sto s b in a rio s :
i-órmuía
Nombres
NaH
Tipo de compuesto
Estado de oxidación de los
átomos
óxido Cloroso
SO
IonHierro (II)
CaO
Fluoruro de Sodio
NaOH
Ácido Sulfuroso
HBrO
Nitrato (v) de Hierro (II)
CaS
Ácido Nitroso
LiCIO
Hidróxido de Hierro (ill)
hno3
44
i
Nitrato de Bario
Nitrato (lií) de Cobre (!i)
CafOH),
HCI
Sulfilo de Plata
N32CO3
U’
l A A /' 1AKlf A
r
t vt t i v
« y
O a ^IÍa
w w r v
óxido de Magnesio
KOH
1
Sulfato (IV)de Cobalto (II)
!onCloruro
10) N o m e n c la tu ra -F ó rm u la s Q u ím ic a s: E jerc ic io s.R e a liz a r la s e s tru c tu r a s de L ew is c u an d o c o rre s p o n d a n .N°
N o m b re
N o m b re
T ip o
F ó rm u la
T ra d ic io n a l
IU P A C
1
C aF.
U n io n es
H uí minoc
SI
2
SO ,
SI
3
F e SO 3
NO
4
H id r u r o de
litio
SI
5
6
SI
HCI
H id ró x id o
F é n ic o
7
NO
O xido de
A z u fre
-
SI
(IV )
8
n h 3
SI
9
C a (O H ) 2
NO
10
11
N itr a to
F e r ro s o
NO
C lo ra to ( V H )
de A lu m in io
(n i)
NO
Hi di óxido de
N íq u el( I I )
12
NO
13
so3
SI
14
H 2S o 4
NO
15
16
17
Nitrito de
Potasio
C arbonato de
M agnesio
Ion Clip roso
18
NO
NO
NO
Ión Plomo
(IV )
19
20
OI 2 O 5
Ión Sulfato
25
NO
A nhídrido
B rom oso
SI
n . p n'*- '4.
23
24
SI
NO
Ion Sulfato
en*
21
22
NO
M- n. - j¡
NO
A cido Nítrico
NO
.. o . . i r _
_
_
_
_
_
iun
ouiiuru
■ R
T
r\
t í
26
H O ' 1
NO
27
HP O 3
NO
28
Fe (OH) 2
NO
29
Ión Brom uro
NO
30
Oxido de
Cobre (I)
SI
31
Ai H 3
32
34
35
NO
Nitrato (HI) de
Sodio (Ti
33
SI
Br 2 O 7
SI
SI
H idruro de
Sodio
Ortofosfato
(V) Crom o (III)
NO
46
36
K 2S O 4
NO
37
12 O
SI
38
M g +¿
NO
39
40
K Mu O 4
41
42
NO
Clorato ( V I I )
De Hidrógeno
NO
Sulfato ( IV ) de
Hierro ( I I )
SI
Fluoruro
Plum boso
43
NO
SI
Cloruro de
Cinc ( I I )
44
Ba J
NO
45
ZnO
SI
46
B rom uro de
Plata
SI
47
48
A
■.i7?
F -1
C loruro de
Calcio
NO
SI
or i: 2
*-1
OI
Cr 2 ( S O 4) 3
NO
C1— TT'
50
51
H
+1
‘
NO
52
H 1
NO
53
---------
Bromato ( V )de
Hierro ( n i )
NO
54
M il O 4- i
NO
55
H 2S
SI
56
Plomo ( I I )
NO
57
C r O 4' '
NO
58
Fe H 2
SI
59
Fe H 3
SI
60
Estannoso
NO
61
Estáiuiieo
NO
62
63
64
65
Cu O
Oxido de
Calcio
Anhídrido
Carbónico
Acido
Bromhí díieo
SI
SI
SI
66
67
Cu 2 o
SI
NO
Acido Nitroso
68
69
SI
Clorato ( V ) de
Hidrógeno
NO
1
SI
Bromuro de
Hidrógeno
70
Cobalto ( I I )
NO
71
Cobalto ( H I )
NO
72
NO
Ión Cloiito
ni
/ v>
•T-'>
74
Acido
Cianhídrico
Fe 2 U 3
Ión
Hiposulfuroso
SI
NO
.-T.-T
/ /
Cu ( N O 3 )2
78
rv^r
NO
75
76
—i
NO
NO
Ión Pirofosfato
(V )
79
k i o
4
NO
80
Na CI O
NO
81
KCN
NO
82
Ca S O 4
NO
83
Sulfuro
Férrico
SI
84
NO
85
Ortofosfato de
Potasio
Ion Plata
86
Ion Cadmio
NO
NO
87
88
Zn
Anhídrido
Cloroso
NO
SI
89
Ag CI
SI
90
k 3p o 4
NO
91
Hi dióxido
Cuproso
92
93
NO
Sulfato ( IV ) de
Calcio ( II)
Cloruro de
Bario
SI
94
95
NO
N aH
H idróxido d©
Piorno ( IV)
SI
NO
96
i 2o
SI
97
i 2o 3
SI
98
I 2O 5
SI
99
1 2O 7
SI
100
Fe ( Br O 3) 2
NO
49