miércoles, 6 de noviembre de 2013

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 Química 1
  • Unidad 2

    Oxígeno, componente activo del aire




    Propósito

    Profundizará en la comprensión de los conceptos básicos de la química, mediante el estudio de reacciones del oxígeno con elementos metálicos y no metálicos, para comprender algunos cambios químicos que suceden a nuestro alrededor.

    Explicará la clasificación de los elementos en metales y no metales y la de sus óxidos, por medio de la construcción de modelos operativos de átomos y moléculas, para comprender el comportamiento químico de los elementos.

    Reconocerá la importancia de las reacciones de combinación, mediante la obtención óxidos, hidróxidos y oxiácidos, para ilustrar a la síntesis como un proceder propio de la química.

    Incrementará las habilidades, actitudes y destrezas propias del quehacer científico, mediante las actividades propuestas, para contribuir a su formación personal y social.

    Valorará la importancia de la química en la generación de energía, mediante el estudio de las reacciones de combustión y de su impacto en la naturaleza, para desarrollar una actitud crítica hacia el uso de la tecnología.

Con este material reconocerás y entenderás la importancia del oxígeno en el proceso de reacción con metales no metales, así como el cambio de éstos en presencia de agua. Dicho proceso, conocido como oxidación, lo podemos observar en las tuberías, en la herrería y es relevante en las industrias de la construcción y marítima, ya que ésta última tiene un gasto de millones de pesos al año para combatirla. La oxidación también tiene que ver con la combustión que usas a diario al calentar alimentos en la estufa ó el agua para bañarte, así como la que ocurre en el motor de los automóviles y, en la síntesis de algunos medicamentos.
Con este material conocerás cómo interactúa el oxígeno ante los metales y no metales para la formación de hidróxidos y ácidos.


Reaccciones de oxígeno
El oxígeno es el elemento más abundante en el planeta Tierra, constituye aproximadamente el 50% en masa de la corteza terrestre y forma el 21% en volumen de la atmósfera; es componente activo del aire, se encuentra presente en el agua y como óxidos con otros elementos. Reacciona tanto con metales como con no metales y, entre los no metales es el segundo en reactividad química, después del flúor.
Existen dos alótropos del oxígeno, el más común es la molécula diatómica O2, el otro es el ozono que es una molécula triatómica, O3.
Todo fenómeno químico puede ser representado a través de una ecuación química , que nos muestra los cambios que se llevan a cabo, así podemos describir las variaciones que se realizan cuando se oxidan los elementos metálicosno metálicos en presencia de oxígeno y con el auxilio de la energía calorífica. A continuación se muestra un ejemplo de cada uno de estos.

Un ejemplo de las reacciones del oxígeno con un metal, es la que ocurre con el magnesio al someterlo a la reacción de oxidación en una flama, pues desprende una intensa luz blanca y se convierte en un sólido blanco muy frágil; el producto de esta reacción es un óxido metálico llamado óxido de magnesio.




El producto final tiene un coeficiente 2 precediendo a la fórmula  MgO, ésta es la fórmula mínima del óxido del magnesio, pero ¿a qué se debe?
Si se considera que la fórmula se escribe como el resultado del entrecruzamiento de valencias, en el ejemplo (2+) para el magnesio (Mg) y (2-) para el oxígeno (O), se representa la fórmula como Mg2O2entonces ¿por qué se escribe simplemente como MgO?
Porque al escribir las fórmulas, se considera la expresión mínima a través de su mínimo común divisor, en este caso al dividir 2/2=1,
La fórmula de un compuesto tiene que ser eléctricamente neutra, esta condición se cumple para el óxido de magnesio MgO (2+)(2-)= 0 .

Como observas en el ejemplo del modelo molecular, en esta reacción se obtienen dos moléculas de óxido de magnesio.



Fórmulas de óxidos metálicos
En este ejercicio combinarás los elementos metálicos con el oxigeno para que formes sus óxidos correspondientes.
Combina los siguientes elementos metálicos con el oxígeno: Co, Ca, K, Al, Cu.
Consulta la tabla periódica para observar su valencia (recuerda que algunos de los elementos tienen dos
valencias, elige una) y de acuerdo a su valor combínala para obtener la fórmula del óxido correspondiente. También presta atención en:
  1. El subíndice (repasa el intercambio de valencias).
  2. Para el nombre recuerda que se utiliza la palabra genérica “óxido” seguida de la preposición “de” y el nombre del metal con la valencia (entre paréntesis y en números romanos). Revisa el ejemplo que te damos del óxido de cobalto.
  3. Coloca la fórmula y el nombre en los cuadros correspondientes (escribe los subíndices con números normales. Ejemplo: CO2 quedaría como "CO2").
  4. Al concluir da clic en el botón Verificar para que compares tus respuestas.
Consulta la tabla periódica.
Elemento + O2
Formula
Nombre
Ca
Ca2O
Oxido de calcio
Co3
Co2O3
Oxido de cobalto (III)
K
K2O
Oxido de potasio
Al
Al2O3
Oxido de aluminio
Cu 1+
Cu2O
Oxido de cobre (I)
Cu 2+
CuO
Oxido de cobre (II)
Reacciones de óxido con agua
Después de la formación de los óxidos correspondientes tanto metálicos como no metálicos, es factible combinarlos con agua para formar nuevos compuestos. En el caso de los óxidos metálicos cuando interactúan con agua forman hidróxidos. Retomando el ejemplo del magnesio, se observa lo siguiente.
El óxido de magnesio en presencia de agua forma el hidróxido de magnesio.


Los óxidos no metálicos en presencia de agua forman ácidos del tipo oxiácido.
Por ejemplo en el dióxido de carbono o anhídrido carbónico al reaccionar con agua, produce una molécula de ácido carbónico.

Observa que sólo se suman la cantidad de elementos que intervienen en la síntesis de los ácidos, empezando por la calidad ácido representado por los hidrógenos, después el no metal y finalmente la cantidad de oxígenos que intervienen en la esquematización simbólica de la reacción para formar ácidos.

Hidróxidos y ácidos
Al realizar este ejercicio podrás ejercitar la formación de hidróxidos y ácidos a partir de la combinación de óxidos metálicos y no metálicos con el agua.
A continuación se presentan tres metales que debes combinar con el radical (OH)- para formar hidróxidos:
 Entrecruza las valencias y arrastra la opción correcta al lugar que corresponde.
 Una vez que hayas terminado de arrastrar las valencias, podrás consultar la retroalimentación que aparecerá de forma automática.
        
Recuerda que:
Para escribir la fórmula de un hidróxido tienes que anotar primero el catión, en este caso el metal, después el anión, es decir, el hidróxido y por último fijarte en las valencias que les corresponden.
El OH tiene 1-

El Li tiene 1+, Ca 2+, Al 3+
Para que el compuesto sea neutro tiene que haber tantas cargas negativas como positivas, al entrecruzar las valencias se representan las fórmulas eléctricamente neutras.
Para nombrar el compuesto tienes que poner primero el anión en este caso el hidróxido, seguido de la preposición "de" y el nombre del metal.

Laboratorio virtual:

Hipótesis:

Los elementos metálicos se colocaran al fuego directo generándoles una oxidación.

Los elementos no metálicos se colocaran en una cucharilla de combustión, igualmente se oxidaran.


Materiales:

  • Magnesio
  • Indicador universal
  • Agua destilada
  • Pinzas de crisol
  • Tubos de ensayo
  • Vaso de precipitado
  • Mechero de bunsen
Procedimiento:
  1. Prepara la disolución. Vacia 20 ml. de agua destilada y añade una gota de indicador universal.
  2. Prende el mechero.
  3. Con las pinzas toma la cinta de Magnesio.
  4. Coloca la cinta de magnesio en la llama.
  5. El oxido de magnesio se forma.

2 Experimento:
Preparación:

  1. Coloca el MgO en el vaso de precipitado.
  2. Vacia la sustancia en el tubo de ensayo.
  3. Verifica el color en la escala pH.

CaracterísticaMetales No metales 
BrilloSon brillosos
Son opacos
Maleabilidad
Se pueden convertir en láminas delgadas
No se pueden convertir en láminas delgadas
Ductibilidad
Se pueden convertir en hilos
No se pueden convertir en hilos
Conductor de calor y electricidad
Son excelentes conductores de electricidad y calor
Son aislantes o semiconductores
Tenacidad
Son duros y resistentes
Son frágiles y quebradizos
En contacto con 02
Forman óxidos básicos
Forman óxidos ácidos
Ejemplo de elemento
K(Potasio)
S(Azufre)


Conclusiones:

Los metales combinados con O generaran bases.
Los no metales con O generaran ácidos.


Reglas de nomenclatura
La nomenclatura química es un conjunto de reglas que se aplican para nombrar y representar con símbolos y fórmulas a los elementos y compuestos químicos. Actualmente se aceptan tres sistemas de nomenclatura donde se agrupan y nombran a los compuestos inorgánicos:
  • Sistema de nomenclatura estequimétrico ó sistemático de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, (IUPAC).
  • Sistema de nomenclatura funcional, clásico ó tradicional.
  • Sistema de nomenclatura Stock.






Ejercicio 3

N2O5
Anhidrido nitrico
Oxido de nitrogeno (V)
Pentaoxido de dinitrogeno
FeO
Oxido ferroso
Oxido de hierro (II)
Monoxido de fierro
HClO
Acido Hipocloroso
Clorato de hidrogeno
Monoxido de hidrogeno
Al2O3
Oxido aluminico
Oxido de aluminio
Trioxido de dialuminio
Ca2O3
Oxido cobaltico
Oxido de cobalto (III)
Trióxido de dicobalto



 


Formula

Nombre
H2SO4

Acido sulfúrico
Sulfato (VI) de hidrogeno
Teraoxosulfato de hidrogeno (VI)
Na2O

Oxido sódico
Oxido de sodio
Oxido de sodio
Ba(OH)2

Hidróxido barico
Hidróxido de bario
Hidróxido de bario
I2O5

Anhídrido yódico
Oxido de yodo (V)
Pentaoxido de diyodo
HBr

Acido bromhídrico
Bromuro de hidrogeno
Sal binaria




Balanceo
El balanceo consiste en igualar el número de átomos de cada elemento tanto en los reactivos como en los productos, y sirve para verificar la Ley de la Conservación de la Materia (La materia no se crea ni se destruye solo se transforma).
Para escribir y balancear una ecuación química de manera correcta, es necesario tener presente las siguientes recomendaciones:
  • Revisar que la ecuación química esté completa y correctamente escrita.
  • Observar si se encuentra balanceada.
  • Balancear primero los metales, los no metales y al final el oxígeno y el hidrógeno presentes en la ecuación química.
  • Escribir los números requeridos como coeficiente al inicio de cada compuesto.
  • Contar el número de átomos multiplicando el coeficiente con los respectivos subíndices de las fórmulas y sumar los átomos que estén de un mismo lado de la ecuación.
  • Verificar el balanceo final y reajustar si es necesario.



        

Resuelve los ejercicios que se presentan a continuación. Cuando termines da clic en el botón Comparar para ver las respuestas correctas.
1.-Escribe la letra de la opción que corresponda a la nomenclatura de las reacciones químicas.
Cloruro de calcio + sulfito de potasio  sulfito de calcio + cloruro de potasio
a

a. CaCl2 + K2SO3 CaSO3 + 2KCl


b. CaCl + K2SO3 CaSO3 + KCl 
  
_  





Óxido de zinc + ácido fosfórico  fosfato de zinc + agua
b

a. 3ZnO +  H3PO43 ZnPO4  +  H2O


b. 3ZnO +  2H3PO4Zn3(PO4)2  + 3H2O

_  




2.- Escribe la letra de la fórmula correcta.
_  

                                                           

                                                                   Respuesta: B
_
_  










ACTIVIDAD FINAL
A continuación se presentan dos ejercicios “El ahorcado” y un “Memorama”. No olvides leer con atención las instrucciones de cada uno.

Al realizar este ejercicio practicarás la nomenclatura de algunos compuestos orgánicos.
A continuación se presenta la fórmula de algunos compuestos para que escribas su nombre. Para ello realiza lo siguiente:
  • Elige una letra que corresponda al nombre. En caso de que falles irá apareciendo una parte del “ahorcado” en el patíbulo.
  • Tienes máximo 6 oportunidades de hallar las letras correspondientes. Sino logras acertar se te dará la respuesta correcta y un nuevo compuesto qué nombrar
Fórmula: 
OXIDODEPLATA
ABCDEFGHIJKLMNÑOPQRSTUVWXYZ
 

Con este ejercicio repasarás los nombres de los compuestos y sus fórmulas.
Con las tarjetas que se presentan a continuación debes formar pares integrados por el nombre de un compuesto y su fórmula correcta, para seleccionar las tarjetas sólo da clic sobre las mismas.
¡Felicidades ! Terminaste el memorama en 82 Intentos     Comenzar de nuevo
   

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