CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS Curso de Nivelación 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS 0 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS ¡¡¡BIENVENIDOS ALUMNOS DEL I.E.S. Nº 9-018 GBDOR CELSO ALEJANDRO JAQUE!!! AUTORIDADES PROVINCIALES Gobernador de la Provincia de Mendoza ING. Francisco Pérez Director General de Escuelas PROF. María Inés Vollmer Directora de Educación Superior Prof. Nora Miranda AUTORIDADES IES Nº 9-018 Rector Prof. Nelson Castilla Regente Prof. Marcelo García Jefe de Formación Inicial Prof. German Bavaresco Jefa de Extensión y Capacitación Prof. Laura Rodriguez Jefa de Investigación Prof. Anabel Villalobos 1 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS Coordinadores de Carrera: Tecnicatura Superior en Gestión Ambiental- Lic. Christian Alcalá Tecnicatura Superior en Petróleo: Prof. Alicia Marianetti Tecnicatura Superior en Administración Pública: Lic. Laura Rodriguez Profesorado de Educación Secundaria en Física: Prof. Cabaña Gustavo Profesorado de Educación Inicial: Prof. Andrea Castellanos Profesorado de Educación Secundaria en Lengua y Literatura: Prof. Flavia Jaque Profesorado de Educación secundaria en Matemática: Prof. Gustavo Cabaña Profesorado de Educación secundaria en Biología: Prof. Suppicich Lorena. 2 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS Coordinadores de Carrera: Tecnicatura Superior en Petróleo: Prof. Alicia Marianetti HORARIO DE CURSADO LUNES MARTES MIÉRCOLES JUEVES VIERNES 19:00 19:40 MARIANETTI A. SAJIC S. MARIANETTI A. SAJIC S. QUÍMICA FÍSICA QUÍMICA FÍSICA GOMEZ R. CONSULTA MATEMATICA 19:40 – 20:20 MARIANETTI A. SAJIC S. MARIANETTI A. SAJIC S. QUÍMICA FÍSICA QUÍMICA FÍSICA 20:20 – 21:00 CORIA M. BISSACO A. PUCINERI M. MATEMÁTICA MATEMÁTICA INT. A LA IND. DEL PETROLEO Y EL GAS CORIA M. BISACCO A. PUCINERI PUCINERI M. MATEMÁTICA MATEMÁTICA INT. A LA IND. DEL PETROLEO Y EL GAS INT. A LA IND. DEL PETROLEO Y GAS 21:00 – 21:40 21:40 – 22:20 GOMEZ R. CONSULTA MATEMATICA GOMEZ R. CONSULTA MATEMATICA PUCINERI M. INT. A LA IND. DEL PETROLEO Y GAS 22:20 – 23:00 23:00 – 23:40 3 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS 4 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS MATEMÁTICA BLOQUE CONJUNTOS NUMÉRICOS Y FUNCIONES Actividades: 1. A que intervalos pertenecen los siguientes números reales √ √ . Los intervalos son: (0;1); (1;3); (-3;-2]; (-2;0]; [3;5] 2. Escriban verdadero o falso según corresponda a cada afirmación. -3 es un número natural. Todo número natural es entero. Todo número entero es natural. Los múltiplos de 11 son números enteros. El inverso multiplicativo de todo número entero, distinto de cero, es un número entero. Los números pares son racionales. Los números impares son irracionales. La raíz cuadrada de cinco es racional. 3. Escriban cada uno de los siguientes intervalos y grafiquen en la recta numérica: * + * ⁄ + * + * ⁄ + Función Afín 4. Representen gráficamente las siguientes funciones a partir de la ordenada al origen y la pendiente. 5. Hallen gráficamente la recta A, que pase por el punto (2;-3) y sea paralela a la recta . Hallen gráficamente la recta M, que pase por el punto (-4;1) y sea perpendicular a la recta . 6. Escriban la ecuación segmentaria de las rectas de la actividad 4. 5 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS 7. Hallen y grafiquen la recta que cumple con las siguientes condiciones. Pasa por el punto (1;5) y es paralela a la recta que pasa por los puntos (-2;3) y (0;-1). Pasa por el punto (-2;-1) y es perpendicular a la recta que pasa por los puntos (-1;4) y (3;1). 8. Hallen gráficamente y analíticamente la recta mediatriz del segmento que tiene como extremos los puntos (-7;-4) y (3;6). Función Cuadrática 9. Escriban verdadero o falso según corresponda: ( ) es la gráfica de La gráfica de desplazada hacia arriba. ( ) es la gráfica de La gráfica de desplazada hacia la izquierda. ( ) es la gráfica de La gráfica de desplazada hacia abajo. ( ) es la gráfica de La gráfica de desplazada hacia la izquierda. 10. Completen el siguiente cuadro. Ordenada al Eje de Función a B c Raíces Vértice origen simetría 11. Graficar cada una de las funciones de la actividad anterior. 12. Calculen el valor del discriminante y marquen con una X el tipo de raíz. a b C 1 -4 -4 -1 -3 -4 -2 √ -1 1 0 -3 √ 6 √ Raíces reales iguales Raíces reales distintas No tiene raíces reales 6 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS Función Exponencial 13. Marquen con una X las funciones que son exponenciales. ( ) ( ) ( ) ( ) (√ ) ( ) ( ) 14. Completen la tabla de valores y grafiquen cada una de las siguientes funciones. ( ) X -1 0 1 2 3 0 1 Y ( ) ( ) X Y 15. Unan con una flecha cada función con la asíntota horizontal correspondiente. Y=-4 ( ) ( ) Y=-3 ( ) Y=0 ( ) Y=1 ( ) Y=4 Y=3 7 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS Función Logarítmica 16. Unan con una flecha cada función con su respectivo dominio. ( ) ( ( ) ( ( ) ( ( ) ( ( ) ( ( ) ( ) ) ) ) ) ) ( ( ⁄ ( ) ( ) ( ) ) ) 17. Completen las tablas, hallen el dominio y grafiquen cada una de las siguientes funciones. ( ) 8 X ⁄ ⁄ 1 2 4 Y ( ) X ( ) ⁄ ⁄ 3 5 11 29 Y 8 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS BLOQUE EXPRESIONES ALGEBRAICAS ENTERAS - POLINOMIOS 18. Clasifiquen de acuerdo al número de términos e indiquen el grado, coeficiente principal y término independiente de cada uno de los siguientes polinomios. ( ) ( ) ( ) 19. Completen y ordenen cada uno de los polinomios de la actividad anterior. 20. Dados los siguientes polinomios: ( ) ( ) ( ) Resuelvan las siguientes operaciones. P(x)+Q(x)= P(x)+R(x)= P(x)-Q(x)= R(x)-Q(x)= Q(x)-[P(x)+R(x)]= 21. Dados los siguientes polinomios: ( ) ( ) ( ) Resuelvan las siguientes operaciones. P(x).R(x)= Q(x).R(x)= P(x).Q(x)-R(x)= R(x).[Q(x)+P(x)]= 22. Resuelvan las siguientes divisiones. Cuando sea posible resuelvan aplicando Regla de Ruffini y demuestren aplicando el Teorema del Resto. ) ( ) ( ( ) ( ) ) ( ⁄ ) ( ) ( ( ) ( ) ( ) ( ) ( 23. Marquen con una X las divisiones exactas. ) ( ) ( ( ) ( ) ) ( ) ( 24. Resuelvan las siguientes potencias. ( ( ) ) ⁄ ) 9 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS ) ( ) ( ) ( 25. Factoricen los siguientes polinomios. 26. Simplifique las siguientes expresiones. 10 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS BLOQUE SISTEMA DE ECUACIONES LINEALES 27. Resuelvan de manera gráfica y con los métodos estudiados los siguientes sistemas de ecuaciones lineales. Luego clasifiquen cada uno. { { { { { { { { 11 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS BLOQUE TRIGONOMETRÍA 28. Escriban las razones trigonométricas correspondientes al siguiente triángulo rectángulo. 29. Hallen el valor del lado desconocido en cada una de las siguientes figuras. 30. Hallen los ángulos correspondientes. 31. Calculen los valores que faltan sabiendo de los siguientes triángulos. 12 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS 32. Completen el siguiente cuadro. Sistema sexagesimal Sistema circular 270° 32°25´34´´ 33. Completen la siguiente tabla y ubiquen aproximadamente en una gráfica de cada función los puntos correspondientes. f(x)=sen x f(x)=cos x f(x)=tg x 13 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS 14 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS FÍSICA ¿Qué estudia la Física? La Física es, entre todas las ciencias naturales, la más general y ambiciosa: intenta explicar, sobre la base de la menor cantidad de principios, todos los fenómenos del Universo. Un físico intenta descubrir las leyes básicas que siguen la materia y la energía en cualquiera de sus formas. Se ocupa de su composición, forma, estructura, creación, aniquilación, interacción, movimiento. Trata con estrellas, átomos, luz, posición, tiempo, sonido, máquinas, gases, campos, núcleos, partículas elementales indivisibles. Día a día se logran nuevos descubrimientos. En muchas áreas de investigación, hay un gran traslape entre la Física, la Química y la Biología, también con la ingeniería. Algunos de los desarrollos más notables son numerosas misiones espaciales y la llegada de astronautas a la Luna, el desarrollo de microcircuitos y computadoras de alta velocidad, desarrollo de técnicas de diagnóstico por imágenes utilizadas en la investigación científica y la medicina. Toda la materia y energía del Universo y su interacción es objeto de estudio de la Física La Física como ciencia experimental: El fabuloso desarrollo de la ciencia moderna y sus asombrosos resultados se produjeron a partir de los trabajos de Galileo Galilei, en el siglo XVI. La contribución fundamental de Galileo, fue la creación de un método de trabajo que permitió acercarse al ideal pretendido para el conocimiento: ser independiente de la persona que se observa. Este método científico está basado en la observación, la elaboración de hipótesis y conclusiones y la comprobación experimental de las mismas. El físico siempre hace una abstracción de la realidad, seleccionando, con cierto grado de arbitrariedad, sólo algunas de sus propiedades que considera relevantes. Construye así los llamados sistemas físicos, que pueden resultar una buena interpretación de la realidad, pero no deben ser confundidos con la realidad misma. La Física y las otras disciplinas de las Ciencias Naturales El físico piensa a los complejos sistemas de la Naturaleza como un agregado de sistemas más simples (partículas), que interactúan entre sí. Las leyes deducidas para el comportamiento de las partículas permiten reconstruir y entender los fenómenos que se dan en los sistemas más complejos. 15 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS Las leyes de la Física constituyen una excelente herramienta para la descripción y explicación de numerosos aspectos de los seres vivos, por ejemplo: los conocimientos de la mecánica son utilizados para explicar el sostén y movimiento en los órganos; la física de los fluidos permiten interpretar ciertos aspectos del funcionamiento de los sistemas de conducción de los animales y plantas; y el potencial eléctrico y conductibilidad son conceptos involucrados en la formación y transmisión del impulso nervioso. Las principales áreas fronteras de este nivel son la biofísica y la biónica. El descubrimiento de la estructura atómica y la elaboración de la tabla periódica de los elementos químicos han surgido de un estudio conjunto permanente entre físicos y químicos. Mediante la utilización de numerosos y complejos métodos de análisis como la espectrografía, resonancia magnética, cristalografía, etc. Esta frontera la aborda la fisicoquímica. Por otra parte, muchos fenómenos meteorológicos y climáticos no son otra cosa que el análisis multidimensional de los efectos de la temperatura, la presión, etc. Sobre los subsistemas terrestres, áreas estas asumidas por la geofísica. Sistemas y Magnitudes: Magnitudes Fundamentales Todo cuerpo o conjunto de cuerpos que se desea estudiar se denomina sistema. Una pelota, el agua contenida en un recipiente, la atmósfera, un átomo, el universo o un imán son ejemplos de sistemas. Toda propiedad de un sistema que pueda ser medida, se denomina magnitud. La altura de un edificio, el peso de una caja, la temperatura ambiente, la presión arterial, la velocidad de un auto o de una tortuga, son ejemplos de magnitudes. En general las magnitudes poseen dimensión. El largo, el ancho y la altura de una habitación son magnitudes diferentes pero corresponden todas a la misma dimensión; longitud. Hay un caso particular de magnitudes que no poseen dimensión y, entonces se las llama adimensionales. Por ejemplo el número de protones de un átomo, número de habitantes de una ciudad. Para dar valor de una magnitud que posea dimensión, se debe indicar la correspondiente unidad de medida. 16 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS La República Argentina, miembro fundador en 1875 de la convención del Metro, tomó parte en las tareas que culminaron con la histórica determinación de la XI Conferencia de Pesas y Medidas en 1960, por la cual quedo instituido el Sistema Internacional de Unidades. La ley 19.511 del 2 de marzo de 1972 estableció para nuestro país el uso obligatorio y excluyente del SISTEMA MÉTRICO LEGAL ARGENTINO, constituido por las unidades del SI y algunas otras unidades expresamente fijadas en el texto. Unidades de base ó Fundamentales Magnitud Nombre Longitud Masa Tiempo m Metro Kg Kilogramo s Segundo Intensidad de corriente eléctrica Ampere Temperatura termodinámica Kelvin Cantidad de materia Intensidad luminosa Símbolo A K mol Mol candela cd Unidades derivadas con nombre especial Algunas de ellas se presentan en el siguiente cuadro Magnitud Nombre Cantidad de electricidad coulomb Energía, Trabajo joule Frecuencia Fuerza hertz newton Símbolo C J Hz N 17 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS Potencia watt Potencial eléctrico, tensión volt Presión pascal Resistencia ohm W V Pa Aceleración --- m / seg2 Velocidad --- m/s Volumen --- m3 Superficie --- m2 Otros sistemas de conversión de unidades Muchas veces resulta útil trabajar con unidades diferentes a las del Sistema Internacional. Esto depende del sistema que se está estudiando. Por ejemplo si se trabaja con estructuras pequeñas como las del átomo no es conveniente tomar las medidas en metros. Un sistema más práctico para esta situación, de mucho uso en Física es el c.g.s, basado en el centímetro (cm.), el gramo (gr.), y el segundo (s). Otro sistema muy utilizado es el Sistema Técnico Español , para el cual las magnitudes fundamentales son Longitud (m), Fuerza (Kgf) y el Tiempo (s). Algunas equivalencias son: Longitud 1 milla = Km 1,609 Masa 1 u.a.m = 1,661 . 1027Kg (unidad de masa atómica) Fuerza 1 Kgf = 9,8 N 1 pie = 30,48 cm 1 N = 105 dina 1 pulgada = 2,54 cm 1 Kgf libras = 2,205 Presión 1 atm = 760 mm Hg Energía 1eV = 1,602 . 1019 J Potencia 1 cv = 745,7 w 1 atm = 1,013 . 105 Pa 1 Kwh = 3,6 . 106J 1cal / s = 4,184 w 1 Kgm = 9,8 J 18 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS Vemos algún ejemplo: ` ¿A cuántos m / s equivalen 108 Km / h? Recordando que 1 Km = 1000 m y que 1h = 3.600 s 108 Km / h = 108 1000 m m 30 3.600 s s ` ¿A cuantas dinas equivalen 20 N? Recordando que 1 N = 105 dina 5 20 N = 20 10 dina = 2 . 106 dina Trabajo Práctico Nº 1 Sistemas de Unidades o o ¿Cuál de las propiedades atribuibles a una persona, citada a continuación, es una magnitud? o Capacidad creadora o Capacidad pulmonar o Belleza o Capacidad intelectual o Ninguna de las anteriores ¿Cuál de las propiedades atribuibles a un árbol, citadas a continuación, es una magnitud? Desarrollo Crecimiento Especie Variedad Ninguna de las anteriores. Indique cual de las magnitudes citadas es adimensional. Desplazamiento longitud número de protones presión ninguna de las anteriores Determine las dimensiones de las siguientes magnitudes en el sistema internacional. o Velocidad o Peso especifico o Densidad Encontrar las unidades en que se miden las siguientes magnitudes en los sistemas SIMELA y C.G.S. ` Volumen ` Aceleración ` Fuerza Indique la equivalencia correcta: Newton = Kgm / s Joule = Kgm2 / s2 Watt = kg m / s2 Coulomb = A / s Pascal = Kg / (m.s2) 19 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS UNIDAD II: Fuerzas Dado que la fuerza es una magnitud vectorial, todo lo que aquí se explicare, vale para toda otra magnitud vectorial. 1- Elementos de una fuerza Como toda magnitud vectorial, la fuerza para ser identificada unívocamente, debe expresarse: 1-a Módulo ó intensidad: Es la parte escalar del vector, por lo tanto, por lo tanto está nombrada dando el valor numérico y las unidades en que se expresa dicha medida. Que se representa según un vector geométrico, por su longitud (escala) 1-b Dirección: Determinada por la recta de acción sobre la que actúa. 1-c Sentido: Sobre una recta de acción tendremos sólo dos sentidos posibles 1-d Punto de aplicación: Es ¿cuál de los infinitos puntos de la recta dirección se aplica el vector? 2- Composición de un sistema de fuerzas Sí sobre un cuerpo rígido actúan varias fuerzas concurrentes (sistema de fuerzas concurrentes), llamaremos resultante del sistema a una fuerza que reemplazada en el lugar del sistema, produce el mismo efectos que el sistema. Cada una de las fuerzas del sistema se las llama componentes. 3- Sistema de fuerzas concurrentes en equilibrio Un sistema de fuerzas concurrentes (todas tienen el mismo punto de aplicación) está en equilibrio cuando la resultante del sistema vale cero. 4- Suma de vectores (determinación de la resultante) 4-1 Método del paralelogramo: Dadas dos fuerzas concurrentes F1 y F2 como indica la figura, trazamos por extremo de cada una, una paralela a la otra. El punto de intersección de estas con el punto de concurrencia de las componentes nos da la resultante. F1 R 4-2 Método del polígono de fuerzas: Dadas dos o más fuerzas concurrentes, como en la figura, debemos elegir un punto del plano (polo del polígono) y sobre él transportar vectores equipolentes a cada componente, siempre uno a continuación de otro. El vector que se construye uniendo el polo del polígono con el extremo del último vector equipolente transportado, es la resultante del sistema. 20 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS F2’ F1 F1’ F2 F3’ O 4-3 F o’ R 3 Método analítico Establecemos, coincidente con el punto de concurrencia de las fuerzas, un sistema de ejes cartesianos ortogonales, como indica la figura. Luego teniendo en cuenta las amplitudes angulares de las componentes, expresamos las componentes ortogonales de cada fuerza del sistema de fuerzas. A continuación realizamos las sumas de los módulos obtenidos de cada fuerza en cada uno de los ejes. Estas serán las componentes de la resultante del sistema. Obtenemos el módulo de la resultante mediante Pitágoras. Y F1 F2 F1 = 10N, F2 = 8N,F3 = 12N, =20°, = 60° = -65° Rx = F1 cos + F2 cos + F3 cos Rx = 10N cos 20° +8N cos 60° + 12N cos (-65°) = 18,46N Ry = F1 sen + F2 sen - F3 sen Ry= 10N sen 20° + 8N sen 60°+12N sen (-65°) = -0,527N R= R 2x R 2y R= 18,462 0,527 = 18,4675N 2 21 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS La dirección queda definida por el argumento del ángulo que forma la resultante con el eje positivo de las x, que llamaremos Donde = tg-1 Ry / Rx = tg-1 18,46 /-0,527=88,36° 5- Momento de una fuerza respecto a un punto Supongamos un cuerpo rígido, capaz de girar alrededor de un punto “o” . Sí se aplica una fuerza F cuya recta de acción no pase por el centro de rotación “o” el cuerpo rotará como se indica. Decimos que la fuerza produce un momento respecto de o Este momento se calcula con la expresión Μ=F.d Μ es la intensidad del momento O F la intensidad de la fuerza D la distancia desde el centro de momentos y d la recta de acción de la fuerza F Las unidades de momento dependen de las unidades de la fuerza y la distancia, siendo una unidad compuesta por el producto de ellas, por ejemplo: [ Μ] = [ F ] . [ d ] = kg . m Llamaremos positivos a los momentos que giran en sentido contrario a las agujas del reloj y negativos a los que giran en el sentido de las agujas del reloj. La suma de los momentos de todas las componentes de un sistema de fuerzas respecto a un punto cualquiera del plano es igual al momento que produce la resultante de dicho sistema sobre el punto antes mencionado. x 6- Fuerzas paralelas 6-1-1 De igual sentido: Forma analítica: Para hallar la resultante de un sistema de fuerzas paralelas de igual sentido, planteamos que el módulo de ésta debe ser igual a la suma de los módulos de las componentes. Además sabemos que la suma de los momentos de todas las componentes de un F1 fuerzas respecto a un punto cualquiera del momento que produce la resultante de dicho sistema sobre el punto antes mencionado. d m sistema de plano es igual al R= F1+ F2 F2 Los momentos en el punto m deben ser cero ya que la resultante pasa por él, entonces será: F1 . x – F2 . (d – x) = 0 F1 . x +F2 . x = F2 . d X= F2 . d F1 F2 22 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS Forma gráfica: Tomaremos | F1| > |F2| Trazamos un vector equipolente a F2 sobre la recta de acción de F1 Trazamos un vector equipolente a F1 pero de sentido contrario, sobre la recta de acción de F2 Unimos las puntas de los vectores equipolentes de tal manera que el segmento Así trazado corte a la Perpendicular de las rectas de acción en el punto m, punto por donde pasa la resultante. 6-2-1 De distinto sentido: F2’ - F1’ m Forma analítica: se procede como en el caso anterior. El momento respecto del punto m será M = (x+d)), despejamos X. Además R= F1+F2 conceptualmente F 2 0 = F1 . x + (-F2 6-2-2 Forma gráfica: -F2 ‘’ F1’’ R= F1+F2 F1’ F1 F2’ Tomaremos | F1| > |F2| Trazamos un vector equipolente a F2 (pero de sentido contrario) sobre la recta de acción de F1 Trazamos un vector equipolente a F1 sobre la recta de acción de F2 Unimos las puntas de los vectores equipolentes con una recta que corta a la perpendicular de las direcciones en el punto m, punto por donde pasa la resultante. 23 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS UNIDAD III CINEMÁTICA El movimiento El cambio más simple que puede ser observable en un cuerpo es el cambio de posición en el tiempo, al cual se llamará movimiento. Pero, ¿qué significa que un cuerpo ha cambiado su posición? Analicemos la siguiente situación: Supongan que están viajando dentro de un auto y quieren describir el movimiento del espe-jo retrovisor. Para ustedes, el espejo no cambia de posición con el tiempo, por eso parecerá estar quieto. Pero, ¿qué dirá el atleta en la orilla del camino? La parte de la Física que estudia el movimiento de los cuerpos, sin importar las causas que lo provoca, se llama cinemática. Cuando describimos el movimiento de algún objeto debemos establecer respecto de qué sistema de referencia lo estamos haciendo. Descripción del movimiento de un cuerpo puntual Para un estudio Físico, muchas veces basta con describir el movimiento de un cuerpo como si fuera un punto, sin prestar atención a cómo se mueven las partes que lo componen. Por eso resulta útil tratar al objeto como cuerpo puntual o partícula, que es un objeto sin tamaño, el cual en verdad no existe en la naturaleza. Supongamos que un auto está viajando por una ruta en línea recta. ¿Cómo podemos describir el movimiento? Existen distintas formas pero una podría ser: fijemos un sistema de referencia en la ruta (bastará con tomar un solo eje) y midamos la posición del auto cada un minuto y registremos los valores obtenidos en una tabla. También se puede representar los datos en un gráfico cartesiano. 24 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS T (min ) 0 1 2 3 4 5 6 x (m) x (m) 0 600 120 0 234 0 402 0 543 0 630 0 6300 5430 4020 0 1 2 3 4 5 6 7 8 t(min) Podemos preguntarnos si ¿tenemos una descripción completa del movimiento del auto? ¿Sabemos por ejemplo cual fue su posición a los 3 minutos y 30 segundos? Jamás tendremos la certeza de conocer la posición en que se encuentra el auto en un instante en el que no se realizó la medición. Para conocer la posición del móvil (auto) es necesario conocer la curva que une los puntos representados. Por lo tanto debemos conocer la variación de la posición como función del tiempo. ¿Qué es la velocidad? La velocidad v es una magnitud que nos indica con que rapidez se está moviendo un cuerpo, en que dirección y con que sentido. Movimiento rectilíneo uniforme Si queremos estimar la velocidad que tiene un móvil al desplazarse entre dos puntos podemos utilizar la velocidad media, pero esto nada describe sobre la velocidad instantánea o simplemente la velocidad que el móvil adquirió en cada instante. V(media) = Desplazamiento Tiempo transcurrido 25 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS El movimiento más simple que estudia la cinemática es el de los cuerpos que se mueven a velocidad constante. Es decir que la rapidez (módulo, la dirección, el sentido del móvil no cambian a lo largo del tiempo. Los movimientos que se realizan a velocidad constante determinan una recta en el gráfico posición versus tiempo, cuya pendiente es la velocidad del móvil. X(m) 200 150 100 30 60 90 120 t(s) Ecuaciones del M.R.U. El lenguaje de la Física es el de la matemática, por lo tanto cada símbolo utilizado representa una magnitud real y concreta. Si conocemos la posición inicial ( x0 ) y la velocidad ( v ) de un móvil que se desplaza a velocidad constante, se puede conocer la posición ( x ) al cabo de un cierto tiempo ( t ), a partir de la ecuación de la recta que queda definida por : x = x0 + v . t Análogamente si conocemos dos puntos de la recta, es decir una posición x1 en un instante t1 y la posición x2 en t2, podemos encontrar la ecuación que describe el movimiento con velocidad constante: v x 2 x1 t 2 t1 26 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS V Si realizamos la gráfica de velocidad versus tiempo podemos demostrar que el área determinada bajo la curva, es el desplazamiento del móvil en el intervalo de tiempo transcurrido. Área == base . altura v Área = ( t2 - t1 ) . v t1 t2 t Movimiento uniformemente variado - M. R. U. V. Analicemos la siguiente solución: El coyote desea atrapar al correcaminos y lo espera al acecho tras una roca, cuando lo ve pasar sale corriendo rápidamente tras él y el coyote por supuesto no se deja atrapar. ¿Cómo describirías el movimiento de estos personajes? ¿ Que ocurre con sus velocidades? Se dice que un cuerpo está acelerado cuando su velocidad cambia con el tiempo Puede cambiar su rapidez ( aumentar o disminuir el módulo de la velocidad), su dirección o ambas. Ecuaciones del M.R.U.V. v v0 a t x x 0 v0 t 1 a t2 2 27 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS Deducción de la ecuación de posición Recordemos que, en todos los movimientos rectilíneos, el área que queda definida bajo la curva del gráfico velocidad versus tiempo es el desplazamiento del movil en el intervalo de tiempo considerado. Calculando esta área para el caso de un movimiento uniformemente acelerado, como el gráfico de la figura, se obtiene: v A A 1 A2 t v v 0 A t v0 2 1 A v0 2 Teniendo en cuenta que la velocidad en este caso está dada por la expresión v = v0 + a . t resulta : A = x – x0 = v0 . t + ½ . a . t 2 t2 A2 v - v0 A1 v0 v0 t ó bien x = x0 + v0 . t + ½ . a. Esta ecuación determina la posición de un cuerpo que se mueve durante un tiempo t con una aceleración constante a, sabiendo que a t = 0 se encontraba en x0 con una velocidad vo Movimientos verticales Un caso particular de los movimientos uniformemente variados es el de los que ocurren cerca de la superficie terrestre, en dirección vertical. ¿Qué observamos cuando soltamos una piedra, dejándola caer?. La velocidad de la piedra aumenta continuamente a medida que desciende. Si, por el contrario, la tiramos para arriba, la piedra se va frenando a medida que asciende, hasta que se detiene e invierte el movimiento. Los cuerpos que se encuentran cerca de la superficie terrestre experimentan una fuerza de atracción que les imprime una aceleración, llamada aceleración de la gravedad. La aceleración de la gravedad o simplemente la gravedad, se representa con la letra “g” u su valor promedio cerca de la superficie de la tierra es 9,8 m/s2 en dirección hacia el centro de la tierra (que para los problemas que trataremos en esta sección bastará decir que está dirigida hacia abajo). Que significa que la aceleración de la gravedad es de 9,8 m/s 2 hacia abajo?. Significa que un cuerpo que se mueve en el vacío en dirección vertical cambia en 9,8 m/s su velocidad cada segundo que pasa. ¿Aumenta o disminuye?. La respuesta depende del sentido de movimiento del cuerpo. Cuando los cuerpos se desplazan en un medio material, como el aire, experimentan también una fuerza que se opone al movimiento, llamada fuerza de rozamiento 28 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS Si el cuerpo se desplaza hacia arriba, la velocidad del móvil disminuirá 9,8 m/s cada segundo de tiempo que pasa. Por eso los cuerpos que son lanzados hacia arriba se van frenando a medida que ascienden. Si por el contrario, el cuerpo se desplaza hacia abajo, la velocidad del móvil aumentará 9,8 m/s cada segundo de tiempo que pasa. Por eso, los cuerpos que caen van aumentando su velocidad a medida que descienden. Las ecuaciones que describen el movimiento de los cuerpos que se mueven en el vacío en dirección vertical son las que corresponden a cualquier movimiento uniformemente acelerado, con un valor de aceleración fijado de antemano g : 9,8 m/s2, hacia abajo. Nótese que decimos hacia abajo y no que es negativa, como erróneamente se suele decir; el signo de la aceleración depende del sistema de referencia que se elija ( que será el mismo a lo largo de todo el movimiento). Un ejemplo: tiro vertical Alguien tira manteca al techo. Supongamos que queremos describir el movimiento de la manteca, que es arrojada hacia arriba con una velocidad inicial enorme, de 24,5 m/s. Tomamos el sistema de referencia ilustrado en la figura, con origen en el punto desde el cual parte el cuerpo. Las ecuaciones que describen el movimiento son: x 0 m 24,5 m/s t - 9,8 m/s2 t 2 24,5 m/s . t - 4,9 m/s2 . t 2 v 24,5 m/s - 9,8 m/s . t 24,5 m/s - 9,8 m/ s2 . t 2 2 Donde x y v son, respectivamente, la posición y la velocidad del cuerpo en cualquier instante t. Calculamos la posición y la velocidad para t 1 = 2 s. x1 24,5 m/s . 2s - 4,9 m/s2 . 2s 29,4 m 2 v1 24,5 m/s - 9,8 m/s2 . 2s 4,9 m/s Hagamos el mismo cálculo para t2 = 3s x2 24,5 m/s . 3s - 4,9 m/s 2 . 3s 29,4 m 2 v 2 24,5 m/s - 9,8 m/s 2 . 3s - 4,9 m/s ¿Cómo interpretamos estos valores obtenidos? ¿ Puede ser que en dos instantes el cuerpo tenga la misma posición? ¿Puede ser que la velocidad sea positiva y después negativa? Analicemos los resultados teniendo en cuenta el sistema de referencia que hemos elegido: A los dos segundos, el cuerpo se encuentra en la posición 29,4 m y subiendo (pues la velocidad es positiva y esto significa que se está moviendo en el sentido positivo, que elegimos hacia arriba), mientras que a los tres segundos pasa por el mismo punto, pero descendiendo (la velocidad es negativa). Debe haber entonces un instante en el que el cuerpo “pega la vuelta”. Vamos a calcularlo: el punto más alto que alcanza el cuerpo, recibe el nombre de altura máxima, y se la suele escribir hmax. En ese punto, la velocidad se hace cero (pues, si al cuerpo le quedara algo de velocidad, seguiría subiendo un poco más aún). Entonces, la ecuación de la velocidad 29 CURSO INTRODUCTORIO 2015 TECNICATURA SUPERIOR EN PETROLEO Y GAS es: 0 m/s 24,5 m/s - 9,8 m/s2 . t max de donde t max 2,5 s Reemplazando el valor de t max en la ecuación para la posición, queda que : h(m) hmax 24,5 m/s . 2,5 s - 4,9 m/s2 30,625 m La forma que adopta la curva que representa la posición en función del tiempo, corresponde a la parábola, cerrada en tMax . Es importante destacar que mientras que en la subida el cuerpo recorre distancias cada vez menores, en la bajada sucede lo contrario. Esto se debe a que hasta tmax la aceleración es contraria a la velocidad ( el cuerpo se frena ), mientras que después de tmax la aceleración tiene el mismo sentido que la velocidad, por lo que el cuerpo desciende cada vez más rápido. Observen que tmax marca un eje de simetría, las posiciones se repiten a uno y otro lado . Observen también que, si bien el movimiento cambia antes y después de tmax la recta que determina la velocidad tiene una única pendiente, cuyo valor es a = -9,8 m / s2. Los valores positivos de v corresponden al ascenso, mientras que los valores negativos de v corresponden al descenso. 30 20 1 2 3 4 5 t(s) 1 2 3 4 5 t(s) h(m) 30 20 10 30 Trabajo práctico N° 3 Cinemática 1. Un móvil que se mueve a lo largo del eje “x” se localiza en x 0 = 12m en t0 = 1s y en x1 =4m en t1 = 3 s. Encuentre su desplazamiento, velocidad promedio y rapidez durante este intervalo de tiempo. 2. Un fabricante de cierto automóvil afirma que el automóvil deportivo acelera desde el reposo hasta una rapidez de 42,0 m / s en 8,00 s. En el improbable caso que la aceleración sea constante: Determine la aceleración del automóvil en m / s 2 Encuentre la distancia que el automóvil recorre en los primeros 8,00 s ¿Cuál es la rapidez, en Km / h, del automóvil 10,0 s después de que inicia su movimiento?. Suponga que continúa acelerando a la tasa promedio del ítem “a”. 3. La velocidad de un tren se reduce uniformemente de 12 m.s -1 a 5 m.s-1. sabiendo que durante ese tiempo recorre una distancia de 100 m, calcular: La desaceleración La distancia que recorre a continuación hasta detenerse, suponiendo la misma aceleración. 4. Un auto viaja a una velocidad constante de 30 m/s y x (m) pasa por un cartel detrás del cual se encuentra un policía. Un segundo después de que el auto pasa, el C policía inicia la persecución con una aceleración constante de 3,00 m/s2. ¿Cuánto tarda el policía en superar el automóvil? 5. Según lo indicado en el gráfico completar con A,B,C, ninguno, o todos según corresponda: 10 A t(s) o El móvil que realiza MRU es _____________ o El móvil que se mueve con velocidad negativa es_______________ o Hasta los 10s el cuerpo que ha realizado el menor recorrido es el __________ o El móvil que paso por el origen en el intervalo de 0 a 10s es__________ o El móvil que partió del origen es ___________________ 6. 64 Un chico lanza una pelota verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial de 14,7 m/s. Suponiendo que pueden despreciar la resistencia del aire y que el valor de la aceleración de la gravedad es 9,8 m/s2: o Elijan un sistema de referencia y escriban las ecuaciones que determina la variación de la posición y la velocidad con el tiempo. o Calculen la velocidad y la altura que tendrá la pelota dos segundos después de haber sido arrojada. ¿Cómo interpretan los resultados? o Calculen el tiempo que tardará la pelota en alcanzar la altura máxima. o Calculen la velocidad con que la pelota vuelve a las manos del chico. ¿Es necesario realizar cuentas? o Hagan los gráficos que representan la variación de la velocidad y de la posición en función del tiempo. o ¿Se modificarían los resultados si el chico se encontrara en el balcón que está a 3m del piso? Piensen y justifiquen la respuesta. INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR 9-018 “Gdor. Celso A. Jaque” Llancanelo 732, Malargüe – Mendoza. Tel. (0260) 4471509 PROGRAMA: Unidad 1. Fundamentos de la Química Materia – Sustancia – Cuerpo (masa y volumen). Propiedades de la materia. Estados de la materia – Cambios de estado. Sistemas materiales. Solución – Sustancia pura – sustancias simples y compuestas. Elementos. Átomos y moléculas. Unidad 2. Estructura Atómica. Modelos atómicos. Números cuánticos. Relación entre la estructura atómica y la tabla periódica. Propiedades periódicas. Estado gaseoso: Leyes de los gases Unidad 3. Sistemática inorgánica. Nomenclatura de sustancias simples y compuestas. Óxidos, hidróxidos, ácidos y sales. Nomenclatura. INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR 9-018 “Gdor. Celso A. Jaque” Llancanelo 732, Malargüe – Mendoza. Tel. (0260) 4471509 UNIDAD 1 QUÍMICA Definición: la química es la ciencia que tiene por objeto el estudio de la materia y su constitución, las reacciones que se producen y las leyes que los rigen, los fenómenos que se producen y modifican de un modo permanente las propiedades de la materia. DIVISIÓN: se divide principalmente en: 1. Química General: estudia las propiedades comunes a todos los cuerpos y las leyes a que están sujetos los fenómenos comprobados. 2. Química Aplicada: se divide en: a. Inorgánica: estudia los elementos compuestos que pertenecen al reino mineral. b. Orgánica: o del carbono, estudia los contenidos y productos del reino animal y vegetal. IMPORTANCIA DE LA QUÍMICA: Esta ha crecido con el desarrollo de la civilización abarcando una gran área. Por ejemplo en la Medicina (existe una gran cantidad de medicamentos de probada eficacia, obtenidos gracias a la síntesis química: aspirina, antibióticos, anestésicos, etc.); en la Agricultura (abonos químicos, venenos, insecticidas, etc.); en la industria (seda artificial, plásticos, explosivos, fotografía, etc. La Química utiliza como método científico dos modalidades: 1. SÍNTESIS: con el cual a partir de sustancias sencillas o simplemente de elementos se logran otras de naturaleza compleja. 2. ANÁLISIS: es el proceso inverso, es decir, de compuestos de alta complejidad logra compuestos sencillos o sus elementos. DEFINICIONES Y CONCEPTOS IMPORTANTES: MATERIA: es todo lo ponderable, es decir, que tiene peso, ocupa un lugar en el espacio e impresiona nuestros sentidos (agua, vidrio, perfume, tierra, etc.) CUERPO: son todos los entes que nos rodean, son porciones limitadas de materia con forma propia, que impresionan nuestros sentidos (vaso, cuchillo, botella, etc.) Todos los cuerpos están formados por materia, pero no siempre la materia forma cuerpos (Ej.: estado gaseoso). SUSTANCIA: es la calidad de la materia, es decir, como está compuesta la misma. Ej.: la materia vidrio está formada por mezcla de silicatos. El conocimiento de las sustancias que forman la materia permite caracterizarlas, pues cada sustancia tiene propiedades que las diferencian entre sí. 67 PROPIEDADES DE LA MATERIA: Se denominan así al conjunto de características únicas de la materia, que la distinguen de cualquier otra. Estas se dividen en: 1. EXTENSIVAS: dependen de la cantidad de materia considerada, por ejemplo: masa, volumen, peso, longitud, etc. 2. INTENSIVAS: no dependen de cuanta materia se considere. Algunas de estas son: olor, sabor, punto de fusión, punto de ebullición, densidad, composición centesimal, etc. Aisladamente cada una de ellas tiene poco valor, es una realidad la suma de ellas lo que nos permite identificar una sustancia. Con respecto a la densidad podemos decir que es la relación entre el peso de una sustancia y el volumen que esta ocupa. Recordemos que el peso de un objeto es la fuerza de gravedad que se ejerce sobre la masa del cuerpo, es decir, para nuestro estudio hablaremos indistintamente de masa y de peso, porque la gravedad no presenta variaciones apreciables entre un punto y otro en nuestro ambiente. Entonces podemos indicar que: d: m / v donde: d= densidad. m= masa. v= volumen. Sin en vez de relacionar masa con volumen, relacionamos peso con volumen obtendremos el peso específico. ESTADOS DE LA MATERIA: Los estados de la materia son tres: 1. SÓLIDO: donde la forma y el volumen de la materia son constantes; en este estado predominan las fuerzas de atracción entre las moléculas, estas son INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR 9-018 “Gdor. Celso A. Jaque” Llancanelo 732, Malargüe – Mendoza. Tel. (0260) 4471509 mayores que las de repulsión. Estas dos fuerzas están presentes en todos los sistemas. En este estado las moléculas se encuentran muy cerca una de otra. 2. LÍQUIDO: con volumen constante pero de forma variable (dependiendo del recipiente que los contenga) en este caso existe un equilibrio entre las fuerzas de atracción y repulsión. 3. GASEOSO: forma y volumen variable, dependen del recipiente que los contiene, las fuerzas de repulsión son mayores que las de atracción, esta hace que los gases tiendan a ocupar mayor volumen posible (difusibilidad). Todo cuerpo en estado sólido se caracteriza por la disposición regular de las moléculas que lo constituyen. En cambio, en los estados líquido y gaseoso, la disposición de las moléculas es más o menos desordenada. CAMBIOS DE ESTADO La interconversión entre un estado y otro depende fundamentalmente de la temperatura y en otros casos de la presión a que estén sometidos los sistemas. Cada pasaje recibe un nombre particular. ESTADO INICIAL ESTADO FINAL POR ACCIÓN DE NOMBRE sólido Líquido Temperatura Fusión sólido Gas Temperatura Volatilización o sublimación líquido Gas Temperatura Ebullición líquido Gas Presión Evaporación líquido Sólido Temperatura Solidificación gas Líquido Temperatura Condensación gas Líquido Presión Licuación gas Sólido Temperatura sublimación ACLARACIONES: En farmacotecnia suele llamarse sublimación al ciclo completo sólido-gas-sólido, se utiliza para purificar drogas, por lo tanto puede interpretarse el pasaje de sólida a gas también como sublimación. INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR 9-018 “Gdor. Celso A. Jaque” Llancanelo 732, Malargüe – Mendoza. Tel. (0260) 4471509 La evaporación o vaporización se realiza por disminución de la presión a temperatura ambiente o simplemente colocando el líquido en un recipiente de boca ancha, éste pasaje se produce sólo en la superficie del líquido. En cambio la ebullición, que se realiza por acción de la temperatura, se produce en toda la masa del líquido (hierve). Suele despertar dudas la diferencia entre gas y vapor, si bien los dos términos representan lo mismo (estado gaseoso), decimos gas a la materia que en condiciones de ambiente se presentan en ese estado y vapor cuando la materia en condiciones de ambiente se presenta líquida. GRADOS DE DIVISIÓN DE LA MATERIA: Si Tomamos un cuerpo y lo comenzamos a dividir e imaginamos que llegamos al grado máximo de división, podemos definir distintos grados de acuerdo al tamaño de las partículas resultantes, así tenemos: PARTÍCULA: es la mínima porción libre que se puede llegar por métodos de trituración mecánicos (harinas). MOLÉCULA: es la mínima porción libre que puede existir de materia, conservando aún las propiedades del cuerpo que le dio origen, se llega a ella por métodos físico-químicos, no puede observarse con un microscopio. ÁTOMO: son pequeñísimas porciones de materia que forman las moléculas, poseen características particulares y no las de la materia que le dio origen, estos a su vez están formados por partículas subatómicas (electrones, protones, neutrones). INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR 9-018 “Gdor. Celso A. Jaque” Llancanelo 732, Malargüe – Mendoza. Tel. (0260) 4471509 SISTEMAS MATERIALES Se llama sistema material a toda porción del universo que se aísla, real o imaginariamente, para su estudio. Se los clasifica en dos grandes grupos: homogéneos y heterogéneos. SISTEMAS HOMOGÉNEOS: es aquel que presenta las mismas propiedades intensivas en todos sus puntos. Si se analiza una muestra de agua pura veremos que todas sus propiedades intensivas, punto de ebullición, de fusión, densidad, etc., permanecen constantes para cualquier porción de la misma. Si se disuelve sal común (cloruro de sodio) en agua, podemos comprobar que todas las propiedades intensivas son análogas en esta solución. Todo sistema homogéneo se caracteriza por presentar continuidad cuando se lo observa a simple vista, al microscopio y aún al ultramicroscopio. Son sistemas homogéneos muestras de azufre, yodo, alcohol, soluciones de alcohol en agua, aire puro y seco, etc. SISTEMAS HETEROGÉNEOS: es aquel que presenta distintas propiedades intensivas en por lo menos dos de sus puntos. Si se analiza un sistema constituido por agua y nafta, comprobaremos que no posee homogeneidad, ya que puede observarse a simple vista la zona ocupada por un líquido y la que ocupa el otro. También puede comprobarse que ciertas propiedades intensivas (por ejemplo, la densidad) no se mantienen constantes cuando se pasa de un punto ocupado por el agua a otro ocupado por la nafta. Este tipo de sistemas se puede considerar dividido por dos o más sistemas homogéneos, cada uno llamado fase. Las fases pueden presentarse en cualquiera de los tres estados físicos, y están separadas entre sí por superficies netas y definidas. Son ejemplos, el sistema formado por arena, agua y sal, con dos fases y tres componentes. SOLUCIONES Y SUSTANCIAS PURAS Si se fracciona una solución de agua y sal común por medio de destilación simple, se obtiene sal en el balón y agua en el recipiente colector. Esto permite obtener de una solución, dos componentes que no podrían seguir fraccionándose. 71 La observación anterior permite discriminar entre dos tipos de sistemas homogéneos: las soluciones y las sustancias puras. Una solución es un sistema homogéneo que puede fraccionarse en componentes más sencillos (sustancias puras) por medio de la destilación o la cristalización. Una sustancia pura es un sistema homogéneo a partir del cual no es posible obtener otras sustancias por medio de métodos de fraccionamiento. INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR 9-018 “Gdor. Celso A. Jaque” Llancanelo 732, Malargüe – Mendoza. Tel. (0260) 4471509 SISTEMAS MATERIALES SUSTANCIA PURA SIMPLE No se fraccionan. Composición definida. COMPUESTA HOMOGÉNEO Se fraccionan. SOLUCIÓN -------------- No tienen propiedades definidas. ----METODOS DE FRACCIONAMIENTO: Destilación simple y fraccionada, cristalización. METODOS DE SEPARACIÓN DE FASES: MEZCLA HETEROGÉNEO -Flotación SUSPENSIÓN GROSERA COLOIDAL Solubilizació n -Tamización -Decantación Sublimación -Levigación Centrifugació n -Filtración -Evaporación -Imantación EMULSION COLOIDAL DEFINICIONES: FASE: es cada uno de los sistemas homogéneos que forma un sistema heterogéneo. COMPONENTE: se denomina así a cada una de las sustancias puras que forman un sistema. SUSTANCIA SIMPLE: está formada por átomos de un mismo elemento. 73 SUSTANCIA COMPUESTA: está formada por la unión de átomos de dos o más elementos distintos. Son también llamadas compuestos y pueden descomponerse en sustancias simples. ELEMENTO: es el componente común de una sustancia simple. El elemento está compuesto por la misma clase de átomos y se lo designa con un símbolo representado por una letra mayúscula que corresponde a la primera letra de su nombre griego o latino. Cuando el nombre de dos o más elementos comienza con la misma letra se le agrega una segunda letra minúscula que corresponde, generalmente, a la segunda del nombre. INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR 9-018 “Gdor. Celso A. Jaque” Llancanelo 732, Malargüe – Mendoza. Tel. (0260) 4471509 TRABAJO PRÁCTICO N° 1 EJERCITACIÓN: 1. ¿Cuál será la masa de 10 ml de benceno a 20 °C, si su densidad es de 0,88 g/ ml? 2. Una muestra de líquido de 47,3 ml pesa 53,74 g. ¿Cuál será su densidad? 3. Si se precisan 100g de líquido del ejemplo anterior, para una reacción química ¿qué volumen de líquido deberá tomarse? 4. Una pieza de cromo de 13,5 cc pesa 97,2 g ¿Cuál es su densidad? 5. ¿Cuánto pesan 13,5 cc de mercurio si su densidad es 13,6 g/ml? 6. Un trozo de cobre sumergido en una probeta de agua dulce produce un aumento de 7,43 ml ¿Cuánto pesará dicha pieza si su densidad es de 8,92 g/ml?. 7. Teniendo en cuenta la teoría explicada en el aula completa el siguiente diagrama con flechas y aclaraciones si fuera necesario. MATERIA HOMOGÉNEA HETEROGÉNEA SOLUCIONES SUSTANCIA PURAS COMPUESTOS SIMPLES ELEMENTOS INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR 9-018 “Gdor. Celso A. Jaque” Llancanelo 732, Malargüe – Mendoza. Tel. (0260) 4471509 8. Dé ejemplos de sistemas materiales homogéneos. 9. Enumere tres sistemas heterogéneos y sepárelos en sistemas homogéneos por métodos adecuados. 10. Las sustancias puras se caracterizan por tener composición fija, dé tres ejemplos. Las sustancias simples se obtienen por descomposición de __________ __________. 11. Diga qué sustancias simples se obtienen en la descomposición del agua. 12. ¿Cuántas fases presenta un sistema formado por agua, hielo y vapor? ¿y cuántos componentes? 13. La combinación de los elementos dan como resultado la formación de _________ __________. 14. Defina, esquematice y ejemplifique los siguientes métodos de fraccionamiento: -Flotación -Sublimación -Decantación -Solubilización -Levigación -Centrifugación -Tamización -Filtración -Evaporación -Imantación 15. Los elementos se representan por medio de los __________. 16. Con ayuda de la tabla periódica escribe los elementos de los grupos I , II , V , VI. INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR 9-018 “Gdor. Celso A. Jaque” Llancanelo 732, Malargüe – Mendoza. Tel. (0260) 4471509 UNIDAD 2 MODELOS ATÓMICOS En física y en química, como en todas las Ciencias Naturales, para interpretar hechos que no se perciben directamente se formulan hipótesis y conjeturas que tratan de explicarlos adecuadamente, las cuales se denominan modelos. Estos modelos se elaboran a partir de los resultados de la experimentación y su validez es probada por medio de nuevos experimentos. Si explican correctamente el comportamiento de la materia siguen en vigencia; de lo contrario, deben ser modificados o reemplazados por otros nuevos. En el caso del átomo, los investigadores fueron elaborando diferentes modelos atómicos a lo largo del tiempo, de acuerdo a los resultados de diversa experiencias realizadas. El modelo atómico que se utiliza en la actualidad comprende diversos fenómenos y hechos estudiados: El átomo está constituido por protones (positivos), neutrones (sin carga eléctrica) y electrones (negativos). Los protones y los neutrones están agrupados en un núcleo central compacto que presenta carga positiva. La masa del electrón es prácticamente nula, por lo tanto la masa del átomo está concentrada en el núcleo. E l átomo posee órbitas (regiones con energía) que contienen a los electrones. El número máximo de electrones que puede contener cada órbita está dado por la fórmula 2 . n 2, donde n indica el número de orden de la órbita correspondiente. El número de protones es igual al de electrones y, en consecuencia, el átomo es neutro. El número de protones que se encuentran en el núcleo se denomina número atómico, y se representa con la letra Z. (El oxígeno tiene 8 protones, luego su Z = 8; el sodio tiene 11 protones, entonces su Z = 11). La suma de protones y neutrones se llama número másico, pues prácticamente significan la masa del átomo, representándose con la letra A. (Un átomo de oxígeno que tiene 8 protones y 8 neutrones posee una A = 16) INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR 9-018 “Gdor. Celso A. Jaque” Llancanelo 732, Malargüe – Mendoza. Tel. (0260) 4471509 NÚMEROS CUÁNTICOS Para los átomos más complejos, es decir, con mayor número de electrones, su ubicación y movimiento queda determinado por medio de cuatro valores, llamados “números cuánticos”. Estos se detallan a continuación: 1. Número cuántico principal n : Caracteriza el nivel energético correspondiente y delimita la región donde puede hallarse con mayor probabilidad los electrones. Toma valores enteros: 1, 2, 3,…… 2. Número cuántico secundario L: Caracteriza a los subniveles que posee cada nivel principal. Indica el subnivel donde se mueve el electrón, toma valores que dependen del número cuántico principal, desde 0.....a n – 1. Ejemplos: El primer nivel n tiene un solo subnivel: 0; El segundo nivel n tiene 2 subniveles: 0 y 1; El tercer nivel n tiene 3 subniveles: 0, 1, 2; El cuarto nivel n tiene 4 subniveles: 0, 1, 2 y 3. Es común representar los subniveles por letras en lugar de números: Nivel n=1 n=2 n=3 n=4 Valores de L Denominación del subnivel 0 s 0 1 s p 0 s 1 p 2 d 0 s 1 p 2 d 3 f INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR 9-018 “Gdor. Celso A. Jaque” Llancanelo 732, Malargüe – Mendoza. Tel. (0260) 4471509 3. Número cuántico magnético m : Indica las posibles orientaciones de un subnivel, es decir, los valores de m, dependen del subnivel L y van desde 1 a +1, incluyendo el valor 0. Por ejemplo: El subnivel d (L = 2), puede tomar cinco valores: -2, -1, 0, +1, +2. 4. Número cuántico de spin m s: Indica el sentido de rotación del electrón en torno a un eje hipotético. El electrón puede girar sobre sí mismo, en una misma dirección y dos posibles sentidos, indicados indica numéricamente como +1/2, -1/2. y . Lo que se TABLA PERIÓDICA Los investigadores de los primeros tiempos encontraron serios problemas al tratar de profundizar los conocimientos sobre los elementos que iban descubriendo, pues cada uno tenía, aparentemente, propiedades únicas que los distinguían de todos los demás, sin embargo, aunque no hay dos elementos exactamente iguales, se observan ciertas semejanzas entre algunos de ellos, por lo tanto comenzaron a buscar un esquema que permitiera agruparlos. Uno de los objetivos de la investigación científica es intentar encontrar un orden en la naturaleza pues la clasificación, es decir, el ordenamiento de hechos conocidos es una forma de simplificar la investigación y el conocimiento. Los químicos del siglo XIX buscaron un sistema que pudiera clasificar los elementos conocidos, en grupos relacionados entre sí, fueron muchas las propuestas, hasta que por fin en la década de 1950 se concluyó en aceptar internacionalmente la TABLA PERIÓDICA MODELO LARGO, que es la que actualmente se usa. En todos los proyectos presentados aún en el de Mendeleiev, se coincidía en presentar grupos de Metales y No Metales, pues las características identificatorias de cada uno de ellos permitían hacerlo: METALES -Las partículas que lo forman están fuertemente unidad. NO METALES -Las partículas que lo forman están unidad más débilmente. -Tienen alta densidad y son generalmente -Tienen menor densidad y son sólidos. generalmente gases o líquidos. -Alto punto de ebullición. -Bajo punto de ebullición. INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR 9-018 “Gdor. Celso A. Jaque” Llancanelo 732, Malargüe – Mendoza. Tel. (0260) 4471509 -Tienen brillo metálico. -No pueden brillar. -Son maleables. -No son maleables -Tienden a perder electrones. -Tienden a ganar electrones. RELACIÓN ENTRE LA ESTRUCTURA ATÓMICA Y LA TABLA PERIÓDICA La clasificación periódica está relacionada con la estructura electrónica de los átomos. Los elementos están clasificados en 18 columnas y se subdividen en: 1. Representativos. 2. De transición. 3. De transición interna. 1. REPRESENTATIVOS: Metales alcalinos: son los que corresponden al grupo I de la tabla. Son los más reactivos, reaccionen rápidamente en agua fría produciendo hidrógeno e hidróxidos, generando grandes cantidades de calor, que pueden hacer explosiva la reacción. Son menos densos que el agua y blandos, lo que permite cortarlos con una espátula. Metales alcalino-térreos: corresponden al grupo II de la tabla. Sus óxidos son insolubles en agua que fueron llamados “tierras”. Estos compuestos no sufren alteraciones con el calor y tienen propiedades semejantes a los hidróxidos de los metales alcalinos. Sus elementos son sumamente reactivos, aunque no como los alcalinos, y son más duros que ellos. Halógenos: corresponden al grupo VII de la tabla periódica, se denominan así porque fueron los primeros que se conocieron con capacidad de formar sales (halos= sal; genos= generador). Reaccionen con casi todos los metales formando los “haluros” del metal y con el hidrógeno (haluro de hidrógeno). Son altamente tóxicos y corrosivos lo que hacen muy peligroso su manejo. Hidrógeno: por sus características particulares, no tiene un lugar determinado sobre la tabla pues: por su reactividad y su estructura electrónica algunos autores lo ubican como cabeza del grupo I (aunque no es tan reactivo como estos), otros. Por su electronegatividad lo dicen cabeza del grupo IV, pero lo más lógico es colocarlo solo al centro de la tabla, indicando su independencia en cuanto a las propiedades. 2. DE TRANSICIÓN: Estos se ubican entre los grupos II y III de la tabla, en ellos se destaca que hay casos de “tríadas” de elementos cuyas propiedades varían secuencialmente en INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR 9-018 “Gdor. Celso A. Jaque” Llancanelo 732, Malargüe – Mendoza. Tel. (0260) 4471509 forma horizontal en vez de vertical como el resto de la tabla (Ej. Hierro, cobalto y níquel). Sus propiedades varían desde las características metálicas a las no metálicas, en cuanto a su reactividad, formación de óxidos, generación de enlaces, etc. Entre ellos existen elementos anfóteros, es decir, que pueden comportarse como metales o no metales, de acuerdo al medio en que se encuentren, tal es el caso del cinc. 3. TRANSICIÓN INTERNA: Figuran al pie de la tabla, deberían estar en realidad entre los elementos 57-58, los denominados Lantánidos y después del 89 los Actínidos. Son elementos de características particulares, pues muchos de ellos son radioactivos y no son pocos los “creados” artificialmente. De ellos podemos destacar al Uranio (N° atómico 92) de uso en industrias particulares debido a su elevadísimo punto de fusión y su alto grado de dureza. Los últimos elementos de la tabla (neptunio, berkelio., californio, mendelevio, torio, etc) tienen sus nombres dedicados a planetas, honor a estudiosos del tema, su descubridor, lugares donde se sintetizaron, dioses de la mitología griega, etc. Pero no aclaran su propiedad principal. PROPIEDADES PERIÓDICAS Conocida la estructura atómica, se puso en evidencia que el número atómico es una constante para los átomos de un mismo elemento. Por esta rezón, en la clasificación periódica moderna los elementos están ordenados en orden creciente con respecto a sus números atómicos. La ley periódica establece que las propiedades químicas y la mayoría de las propiedades físicas de los elementos son función periódica de sus números atómicos. Las propiedades periódicas son las siguientes: 1. Radio atómico: Es la distancia entre el centro del núcleo del átomo y la órbita electrónica más externa. Disminuye a medida que se avanza en el período, por ser mayor la carga nuclear, lo que determina una mayor atracción que ejerce el núcleo sobre los electrones y, por lo tanto el radio atómico disminuye. Es por esto que los no metales tienen un radio atómico menor que los metales. Para los elementos de un mismo grupo, el radio atómico aumenta con el número atómico porque aumenta el número de órbitas. 2. Radio iónico: Cuando un átomo cede un electrón, disminuye la repulsión entre los electrones y el radio atómico disminuye. Por esto el radio del catión es menor que el átomo neutro. Pero cuando un átomo recibe electrones, el radio iónico del anión resulta mayor que el átomo neutro. INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR 9-018 “Gdor. Celso A. Jaque” Llancanelo 732, Malargüe – Mendoza. Tel. (0260) 4471509 3. Potencial o energía de ionización: Es la energía mínima que se requiere para arrancar un electrón de un átomo. Aumenta a lo largo de un período, porque al ser mayor la carga nuclear también lo es la fuerza de atracción entre el núcleo y los electrones. Para los elementos de un mismo grupo, el potencial de ionización disminuye al aumentar el número atómico, porque al ser mayor éste aumenta el número de órbitas y, por lo tanto, disminuye la atracción entre el núcleo y los electrones externos. 4. Electronegatividad: Es la capacidad que tiene un átomo para atraer un par de electrones. El átomo que atrae con mayor intensidad al par electrónico es más electronegativo. El flúor es el más electronegativo y al contrario de este, el francio y el cesio son los menos electronegativos. INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR 9-018 “Gdor. Celso A. Jaque” Llancanelo 732, Malargüe – Mendoza. Tel. (0260) 4471509 ESTADO GASEOSO Leyes de los gases Experimentalmente se halló que todos los gases tienen un comportamiento casi idéntico, independientemente de su naturaleza. Dicho comportamiento se estudia por medio de las variaciones que sufren tres parámetros: presión, volumen y temperatura. Es usual estudiar previamente el comportamiento de un gas cuando permanece constante uno de los parámetros y varían los otros dos. Las conclusiones que se obtienen se resumen en las siguientes leyes: Ley de Boyle-Mariotte: Si la temperatura de una masa gaseosa permanece constante, las presiones son inversamente proporcionales a los volúmenes ocupados por el gas. Simbólicamente utiliza las letras p y v para la presión y el volumen, respectivamente; p1 y v1 representan los valores de esas cantidades para un mismo estado. Lo mismo sucederá para otros estados: 2, 3, 4, etc. Será: V1 V2 p1 o bien p1 . V1 = p2 . V2 p2 Leyes de Charles-Gay Lussac: Esta leyes describen el comportamiento del gas cuando se mantiene constante la presión y el volumen. Primera ley: si la presión de una masa gaseosa permanece constante, los volúmenes y las temperaturas absolutas son proporcionales. V1 V2 T1 T2 Segunda ley: si el volumen de una masa gaseosa permanece constante, las presiones y las temperaturas absolutas son proporcionales. p1 T1 p2 T2 Ley general de un gas ideal: las tres leyes pueden ser resumidas en una expresión única que, por otra parte, permite estudiar los cambios de presión, volumen y temperatura de un gas que se lleva desde un estado inicial hasta otro final. V1 . p1 V2 . p2 T1 T2 Ecuación de estado de un gas ideal: relaciona la presión, volumen y temperatura para un estado cualquiera con el número de moles de moléculas que constituye la masa gaseosa. P . V = n . R . T ; donde R es la constante de un gas ideal igual a 0.082 atm . L K . mol 83 TRABAJO PRÁCTICO N° 2 EJERCITACIÓN: 1. Dados estos conjuntos de números cuánticos, ¿cuáles son posibles? Justificar la respuesta. a. n = 3; L = 2; m = 3 ; m s = -1/2 b. n = 4; L = 2; m = -1 ; m s = +1/2 c. 2. Dibujar un contorno de la tabla periódica y marcar donde se encuentran los metales y no metales. 3. Dibujar un contorno de la tabla periódica y marcar los bloques de elementos representativos, de transición y de transición interna. 4. Determine en los siguientes compuestos Z, A, número de neutrones, protones y electrones: a. Na b. Cl c. Fe d. Si 5. Realice un esquema de la tabla indicando, en cada uno, como se relacionan los elementos según sus propiedades periódicas. 6. Ordene en forma creciente los siguientes elementos, según su radio atómico, radio iónico, energía de ionización y electronegatividad: a. Ag, Se Cu b. Cr, Ca, Mg c. N, O, S 7. 12 litros de un gas soportan una presión de 1,2 atm. ¿Cuál será el volumen que ocupará esta misma masa de gas si, manteniéndose la temperatura constante, se lleva a una presión de 1,8 atm. 8. expresar en K la temperatura de – 10 ºC; y en ºC la temperatura de 10 K. 9. Un gas ocupa un volumen de 50 ml medidos a una temperatura de 20 ºC. ¿Qué volumen ocupará a 5 ºC, si se mantiene la presión constante? 10. A 20 ºC, una cierta masa gaseosa soporta una presión de 8 atm. Si se calienta hasta llegar a la temperatura de 80 ºC, ¿Cuál será la presión, suponiendo que el volumen permaneció constante? 11. Un gas ocupa un volumen de 80 litros a una presión de 3 atm y a una temperatura de 19 ºC. ¿Cuál será su volumen cuando se lo someta a una presión de 7 atm, si simultáneamente se lo calienta hasta una temperatura de 25 ºC? 12. ¿A qué temperatura se hallan 12 moles de moléculas de un gas, sometidos a una presión de 4 atm en un recipiente de 21 litros? 84 UNIDAD 3 SISTEMÁTICA INORGÁNICA Nomenclatura de las sustancias simples: Fórmula de una sustancia simple: XP Donde X especifica el elemento que forma la sustancia y p la atomicidad de esa sustancia, entendiendo por “atomicidad” la cantidad de átomos que forman la molécula que constituye la sustancia. Los metales y los gases nobles son característicos de las sustancias simples monoatómicas (1 átomo por molécula); estas sustancias se nombran simplemente indicando el símbolo del elemento. El Cu, Ba, Ca, He, etc. Los gases formados por elementos representativos son diatómicos (2 átomos por molécula), es decir, p=2. Ej. O2, N2, H2 Cl2,etc. Existen también elementos poliatómicos, pero no hay regla general para determinarlos. Estos dependen de la forma alotrópica de la sustancia, por ejemplo el azufre que puede ser di, tetra u octoatómico, etc. Ej: S 2, S4, S8, P4, P8, etc. Nomenclatura de las sustancias compuestas: Las sustancias compuestas(constituidas por más de un elemento), están formadas por IONES (viajeros). Los iones son átomos o grupos de átomos que han adquirido cargas eléctricas(positivas o negativas), por pérdida o ganancia de electrones. A esta carga la denominamos “carga iónica”. 85 - ÓXIDOS La mayoría de los compuestos binarios surgen de la unión de diversos elementos con el Oxígeno. Dentro de los óxidos podemos considerar distintos tipos: Óxidos básicos: Resultan de la asociación del Oxígeno en forma de anión (con carga negativa), con un catión (metal con carga positiva). Como propiedades principales mencionaremos que estos compuestos neutralizan los ácidos y dan reacción azul con el tornasol. Su fórmula se obtiene intercambiando los números de oxidación respectivos, de tal modo que la suma final de cargas negativas sea igual a la suma de cargas positivas (para cumplir con el “principio de electroneutralidad”). El número de oxidación del Oxígeno en este caso, será igual a –2 y el de los cationes casi siempre coincide con el número de Grupo en el cual se encuentran. Por Ej. El del Sodio (Na) es +1, el Calcio (Ca) es +2, pudiendo existir elementos, sobre todo los de transición que poseen más de un número de oxidación: por Ejemplo: Cu:+1 y +2 Fe:+2 y +3 Au: +1 y +3 Así tendremos por Ej.: Na2O : óxido de sodio CaO : óxido de calcio Al2O3 : óxido de aluminio CuO : óxido cúprico Cu2O : óxido cuproso Óxidos ácidos: Surgen de la unión de los no-metales con el oxígeno. Neutralizan las bases y dan reacción roja con el tornasol. La mayoría de ellos son compuestos gaseosos. Se formulan y nombran con las mismas pautas que los básicos, pero en este caso no existe unión iónica sino covalente. Ej.: CO2 : dióxido de carbono SO2 : dióxido de azufre. Generalmente se obtienen por deshidratación de los oxácidos correspondientes: por ej. Ácido sulfúrico – agua = trióxido de azufre SO4H2 – H2O = SO3 Óxidos anfóteros: Se obtienen de igual forma que los básicos, pero tienen la particularidad de poder comportarse como básicos, frente a los ácidos, o como los ácidos frente a los básicos. Los ejemplos más comunes son los óxidos de cinc, aluminio, cromo y manganeso. Óxidos neutros: Son compuestos que no producen reacción alguna cuando se los pone en contacto con el agua. Ej.: N2O – NO - NO2 - MnO2. - HIDRÓXIDOS Se obtienen por la disolución de un óxido básico en el agua. Su formación es sencilla pues debemos ondicar la unión entre el catión correspondiente con el anión oxhidrilo provinente del agua. Por ejemplo: Na2O H2O 2Na (OH) Catión Sodio (+1) y anión Oxhidrilo (-1)= Hidróxido de sodio CaO H2O Ca (OH)2 Catión Calcio (+2) y 2 anióndes Oxhidrilo (-1)= Hidróxido de calcio - ÁCIDOS Se obtienen por disolución del óxido ácido correspondiente en el agua. Se formula uniendo el oxoanión con el catión H+ (+1). Se nombran igual que los óxidos ácidos, pero cambiando el término óxido por ácido. Nota: cuando se utilice el oxoanión solo, por ejemplo para nombrar sales, se debe cambiar el sufijo. Oso ito Ico ato Regla memotécnica: para recordar el reemplazo de sufijos se utiliza la siguiente frase: “Oso bonito con pico de pato” - HIDRÁCIDOS Y HALUROS Hidrácidos: resulta de asociar un anión monoatómico con el Hidrógeno. Estos aniones son los formados por los halógenos (grupo VII), con número de oxidación –1 y el azufre con número de oxidación –2. Así tenemos:+ 88 Cl2 H2 2ClH (ácido clorhídrico) Haluros: son las sales obtenidas por la reacción entre un hidrácido y un hidróxido. Por ejemplo: HCl ácidoclorhícrico Na(OH) ClNa H2 O hidróxido de sodio clorurodesodio agua Nota: al escribir la fórmula, debemos tener en cuenta el “Principio de electronegatividad”, sabiendo que la carga iónica de los aniones es: para los halógenos – 1, y para el azufre (sulfuro), -2 PRÁCTICO Nº 3 EJERCITACIÓN: ÓXIDOS 1. Mediante el método de escritura directa, realice todas las fórmulas de los óxidos de los grupos I, II, III, V, VI, VII de la tabla periódica de los elementos. 2. Clasifique los siguientes óxidos en básicos o ácidos y nómbrelos. Al2O3 Cl2O5 N2O2 Na2O P2O5 Br2O SO3 F2O CaO FeO 3. Una con flechas las fórmulas de los siguientes óxidos con su nombre correcto: Óxido cuproso CuO Óxido férrico FeO Óxido nitroso N2O3 Óxido cúprico CuO2 Óxido ferroso Fe2O3 Óxido yodoso I2O7 Óxido periódico I2O3 4. Marque con una cruz cuál de las siguientes fórmulas están correctamente escritas (fundamente su rechazo): CuO2 CuO Au2O Fe2O3 Cr2O3 AuO FeO CrO3 SO3 Fe3O2 5. Coloque el nombre de los siguientes compuestos. 90 Estos óxidos, debido a sus propiedades, se los denomina anfóteros. Explique dicho término. ZnO Al2O3 SnO SnO2 PbO PbO2 6. Realice un esquema de la Tabla Periódica de los elementos y escriba en cada casillero los óxidos correspondientes al elemento. Luego pinte los óxidos básicos de azul, los ácidos de rojo y los anfóteros de violeta. 7. Completar el siguiente cuadro con algunos ejemplos de óxidos básicos: Estructura electrónica Fórmula empírica Óxido de bario Óxido de sodio Óxido de hierro (II) u________ _________ Óxido de hierro (III) u________ _________ 8. Representar la estructura electrónica y escribir las fórmulas desarrolladas y moleculares de los siguientes óxidos ácidos: 92 Estructura electrónica Dióxido de carbono Trióxido de nitrógeno Pentóxido de nitrógeno Dióxido de azufre Trióxido de azufre Monóxido de cloro Heptóxido de cloro Fórmula desarrollada Fórmula molecular 9. Escriba la fórmula de los hidróxidos de los elementos de los grupos I, II, III, IV que correspondan; (tenga en cuenta que sólo forman hidróxidos los elementos con propiedades metálicas). 10. Escriba todos los hidróxidos posibles para los metales de transición del cuarto período a partir del Cromo. 11. Nombre los siguientes hidróxidos: Cu(OH)2 Fe(OH)2 Ni(OH)2 Ca(OH)2 Na(OH) Au(OH) Au(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 Cr(OH)2 Fe(OH)3 K(OH) Cr(OH)3 Sr(OH)2 Ba(OH)2 Li(OH) 12. Los hidróxidos de los metales alcalinos y alcalinos-térreos son compuestos iónicos, por lo tanto en solución acuosa se disocian o ionizan generando cationes y aniones. Escriba las ecuaciones de disociación de los hidróxidos de dichos metales de la lista anterior. Ej: Na(OH) Na (OH)13. Una con flechas la fórmula del hidróxido y el nombre correspondiente: Hidróxido de Potasio (I) Al(OH)3 Hidróxido de Cadmio (II) K(OH) Hidróxido de Aluminio (III) Cd(OH)2 Hidróxido de Platino (IV) Pb(OH)2 Hidróxido de Plomo (II) Pt(OH)4 14. Tache los hidróxidos cuya fórmula sea incorrecta. Escríbalos correctamente. Nómbrelos. 64 Ca(OH) Fe(OH)2 Fe(OH) Cu(OH) Na(OH) Na(OH)2 Au(OH) Zn(OH) 15. Obtener los siguientes ácidos a partir de sus elementos: Ácido nítrico Ácido sulfúrico Ácido carbónico Ácido yodoso Ácido perbrómico Ácido nitroso Ácido sulfuroso Ácido clórico Ácido hipcloroso Ácido sulfhídrico Ácido ortofosfórico 16. Nombrar los siguientes ácidos: ClO4H ClH 17. Realice las ecuaciones de disociación total de los ácidos del ejercicio 15, coloque el nombre del catión y del anión. Ejemplo: NO3H Ácido nítrico NO3- H+ + anión nitrato catión hidrógeno 18- Complete el siguiente cuadro de los oxiácidos del Cloro: NOMBRE FÓRMULA MOLECULAR ESTRUCTURA ELECTRÓNICA FÓRMULA DESARROLLADA Ác. Hipocloroso Ác. Cloroso Ác. Clórico Ác. Perclórico 18. ¿Cuál de las siguientes fórmulas no es correcta? Explique el porqué de su rechazo. SO4H2 SO3H SO2H4 SO3H2 NO3H2 NO3H NO2H2 NO2H 19. Escriba las reacciones de formación de los seis ácidos del fósforo y del arsénico. 20. Escriba las ecuaciones de formación de los ácidos bórico y silícico. 21- Complete el siguiente cuadro. Si fuera necesario, realice la ecuación de disociación para deducir la fórmula del anión. ÁCIDO NOMBRE ANIÓN FÓRMULA NOMBRE FÓRMULA Ácido fluorhídrico SH2 Ácido carbónico NO3H NO2H Ácido nitroso Sulfito Sulfato ClO- ClO2- ClO3- ClO4- ANEXO
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