de Química II
de Química II
Director General Director General
Mtro. Jorge Luis Ibarra
Mtro. Jorge Luis Ibarra MendívilMendívil
Director Académico Director Académico
Profr. Julio Alfonso
Profr. Julio Alfonso Martínez RomeroMartínez Romero
Director de Administración y Finanzas Director de Administración y Finanzas
C.P. Jesús Urbano Limón Tapia C.P. Jesús Urbano Limón Tapia
Director de Planeación Director de Planeación
Mtro. Pedro Hernández Peña Mtro. Pedro Hernández Peña
TEMAS SELECTOS DE QUÍMICA II TEMAS SELECTOS DE QUÍMICA II
Módulo de Aprendizaje. Módulo de Aprendizaje. Copyright
Copyright ©, 2008 por C©, 2008 por Colegio de Bachiolegio de Bachillereslleres del Estado de Sonora
del Estado de Sonora
todos los derechos reservados. todos los derechos reservados.
Tercera edición 2011. Impreso en México. Tercera edición 2011. Impreso en México.
DIRECCIÓN ACADÉMICA DIRECCIÓN ACADÉMICA
Departamento de Desarrollo Curricular Departamento de Desarrollo Curricular Blvd. Agustín de Vildósola, Sector Sur Blvd. Agustín de Vildósola, Sector Sur Hermosillo, Sonora. México. C.P. 83280 Hermosillo, Sonora. México. C.P. 83280
Registro ISBN, en trámite. Registro ISBN, en trámite. COMISIÓN ELABORADORA: COMISIÓN ELABORADORA: Elaboración:
Elaboración:
Lyrva Yolanda Almada Ruiz Lyrva Yolanda Almada Ruiz Sandra Luisa Trujillo Sandra Luisa Trujillo
Revisión de contenido: Revisión de contenido:
Ramón Marcos Peralta Barreras Ramón Marcos Peralta Barreras
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Antonia Sánchez Primero Antonia Sánchez Primero
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Bernardino Huerta Valdez Bernardino Huerta Valdez
Coordinación Técnica: Coordinación Técnica:
Claudia Yolanda Lugo Peñúñuri Claudia Yolanda Lugo Peñúñuri
Coordinación General: Coordinación General:
Profr. Julio Alfonso Martínez Romero Profr. Julio Alfonso Martínez Romero
FORMACIÓN FORMACIÓN PROPEDÉUTICA PROPEDÉUTICA QUÍMICO–BIOLÓGICO QUÍMICO–BIOLÓGICO
Esta asignatura se imparte en el
Esta asignatura se imparte en el sexto semestre; tiene como antecedentesexto semestre; tiene como antecedente Temas Selectos de Química I,
Temas Selectos de Química I, no tiene asignatura consecuente y seno tiene asignatura consecuente y se relaciona con Química I y II, Biología I y II
relaciona con Química I y II, Biología I y II y Temas Selectos de Biología I y II.y Temas Selectos de Biología I y II.
HORAS
HORAS SEMANALES: SEMANALES: 3 3 CRÉDITOS: CRÉDITOS: 66
DATOS DEL ALUMNO DATOS DEL ALUMNO
Nombre:
Nombre: ____________________________________________________________________________________________________________ Plantel:
Plantel: __________________________________________________________________________________________________________________ Grupo: ____________ Turno: _____________
Grupo: ____________ Turno: _____________ Teléfono:______Teléfono:________________________ Domicilio:
1.1. Características de ácidos y bases ...11 1.2. Teoría de Arrhenius. ...12 1.3. Teoría de Bronsted-Lowry ...15 1.4. Teoría de Lewis ...21 Sección de Tareas ...23 Auto Evaluación ...37 Ejercicios de Reforzamiento. ...41
UNIDAD II. REACCIONES DE ÓXIDO-REDUCCIÓN ... 43
2.1. Reacciones de oxidación-reducción y su realización ...45
2.2. Pilas ...50
2.3. Electrólisis ...54
Sección de Tareas ...57
Auto Evaluación ...71
Ejercicios de Reforzamiento ...73
UNIDAD III. LA QUÍMICA DE LA VIDA: BIOQUÍMICA ... 75
3.1. Carbohidratos ...77 3.2. Lípidos ...82 3.3. Proteínas. ...86 Sección de Tareas ...93 Auto Evaluación ...103 Ejercicios de Reforzamiento ...107 Claves de respuestas ...109 Glosario ...110 Bibliografía ...113
Introducción
El Colegio de Bachilleres del estado de Sonora, en atención a los programas de estudio emitidos por la Dirección General de Bachillerato (DGB), ha venido realizando la elaboración del material didáctico de apoyo para nuestros estudiantes, con el fin de establecer en ellos los contenidos académicos a desarrollar día a día en aula, así como el enfoque educativo de nuestra Institución. Es por ello, que actualmente, se cuenta con los módulos y guías de aprendizaje para todos los semestres, basados en los contenidos establecidos en la Reforma Curricular 2005. Sin embargo, de acuerdo a la reciente Reforma Integral de Educación Media Superior, la cual establece un enfoque educativo basado en competencias, es necesario conocer los fines de esta reforma, la cual se dirige a la totalidad del sistema educativo, pero orienta sus esfuerzos a los perfiles del alumno y profesor, siendo entonces el camino a seguir el desarrollo de las competencias listadas a continuación y aunque éstas deberán promoverse en todos los semestres, de manera más precisa entrará a partir de Agosto 2009, en el primer semestre.
Competencias Genéricas
CATEGORIAS COMPETENCIAS GENÉRICA I. Se autodetermina
y cuida de sí.
1. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue.
2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos géneros.
3.Elige y practica estilos de vida saludables.
II. Se expresa y
comunica 4.contextos mediante la utilización de medios, códigos yEscucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos herramientas apropiados.
III. Piensa crítica y reflexivamente
5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.
6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.
IV. Aprende de
forma autónoma 7.Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida. V. Trabaja en forma
colaborativa 8.Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. VI. Participa con
responsabilidad en la sociedad
9. Participa con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el mundo.
10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y prácticas sociales.
11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.
necesarias para responderlas.
4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.
5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.
6. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas.
7. Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos.
8. Explica el funcionamiento de maquinas de uso común a partir de nociones científicas. 9. Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o
demostrar principios científicos.
10. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.
12. Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.
13. Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los sistemas vivos.
14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana.
Competencias docentes:
1. Organiza su formación continua a lo largo de su trayectoria profesional.
2. Domina y estructura los saberes para facilitar experiencias de aprendizaje significativo.
3. Planifica los procesos de enseñanza y de aprendizaje atendiendo al enfoque por competencias, y los ubica en contextos disciplinares, curriculares y sociales amplios.
4. Lleva a la práctica procesos de enseñanza y de aprendizaje de manera efectiva, creativa e innovadora a su contexto institucional.
5. Evalúa los procesos de enseñanza y de aprendizaje con un enfoque formativo.
6. Construye ambientes para el aprendizaje autónomo y colaborativo.
7. Contribuye a la generación de un ambiente que facilite el desarrollo sano e integral de los estudiantes.
El presente Módulo de Aprendizaje constituye un importante apoyo para ti; en él se manejan los contenidos mínimos de la asignatura Temas Selectos de Química II.
No debes perder de vista que el Modelo Académico del Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora propone un aprendizaje activo, mediante la investigación, el análisis y la discusión, así como el aprovechamiento de materiales de lectura complementarios; de ahí la importancia de atender las siguientes recomendaciones:
Maneja el Módulo de Aprendizaje como texto orientador de los contenidos
temáticos a revisar en clase.
Utiliza el Módulo de Aprendizaje como lectura previa a cada sesión de clase. Al término de cada unidad, resuelve la autoevaluación, consulta la escala de
medición del aprendizaje y realiza las actividades que en ésta se indican.
Realiza los ejercicios de reforzamiento del aprendizaje para estimular y/o
reafirmar los conocimientos sobre los temas ahí tratados.
Utiliza la bibliografía recomendada para apoyar los temas desarrollados en
cada unidad.
Para comprender algunos términos o conceptos nuevos, consulta el glosario
que aparece al final del módulo.
Para el Colegio de Bachilleres es importante tu opinión sobre los módulos de
aprendizaje. Si quieres hacer llegar tus comentarios, utiliza el portal del Colegio: www.cobachsonora.edu.mx
La asignatura de Temas Selectos de Química II aportara al alumno conocimientos que le ayudaran a interpretar las reacciones acido-base y de oxido-reducción que se realizan en el ambiente y en los seres vivos, así mismo, le proporciona conocimientos para explicar el comportamiento de las sustancias orgánicas, a partir del estudio de sus estructuras.
Este módulo de Temas Selectos de Química II, tiene como finalidad que el estudiante comprenda la composición de la materia-energía, los sistemas físicos, químicos y biológicos así como sus cambios e interdependencia, a través de una interrelación con los aspectos de desarrollo sustentable, dando lugar a la formación de valores respecto a la relación ciencia-tecnología-sociedad. Así mismo, busca proporcionarle conocimientos, habilidades y actitudes que le capaciten para cursar los estudios de licenciatura, en las escuelas de nivel superior, principalmente en los campos de la medicina, química y biología.
http://www.secundaria.us.es/franicjoc/ácidosybases.html
Objetivo:
El alumno:
Explicará el comportamiento de las reacciones ácido-base, a partir del conocimiento de las propiedades de las sustancias; mediante el análisis del comportamiento de éstas en el mundo natural que le rodea, mostrando una postura crítica y responsable ante la repercusión de su uso en el ambiente y la sociedad.
Temario:
Características de ácidos y bases Teoría de Arrhenius.
Reacciones de neutralización.
Organizador anticipado:
¿Sabías que?
¿La reacción entre el ácido nítrico (HNO
3) y el bicarbonato de
sodio (NaHCO
3) (polvo para hornear) para producir gas
dióxido de carbono (CO
2) es la misma que produce la
C
CA
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BA
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ES
S..
Habrás escuchado los términos: jabón neutro, pilas alcalinas, leche acidificada, medicamentos antiácidos, ácidos de baterías, etc, y tal vez te hayas preguntado. ¿Qué significa o que quieren decir?
Ya en la antigüedad, los alquimistas habían observado que existen substancias naturales que tienen la propiedad de cambiar el color de algunos pigmentos vegetales tales como: el color de las rosas, de las violetas, del agua de canela, el de la col morada, el color del liquen llamado también tornasol y de los vegetales verdes.
Observaron que muchas substancias, a pesar de ser completamente diferentes siempre provocaban el mismo cambio de color en estos pigmentos, por ejemplo: el vinagre, jugo de frutos cítricos, leche cortada, etc. Siempre cambiaban de color del liquen o tornasol a rojo mientras que otras como las cenizas, sosa, potasa, cal, etc. lo modificaban a color azul. A las primeras les dieron el nombre de ácidos (de acetum = vinagre o vino agrio), a las segundas
álcalis o bases (de al kali = cenizas) y los pigmentos de estos vegetales se llamaronindicadores.
Otra observación importante sobre el comportamiento de esta sustancia fue que siempre que se ponían en contacto un ácido y una base se producía una reacción química en la cual los productos formados tenían un sabor salado y perdía la capacidad de cambiar el color de los indicadores.
Parte de esta actividad la puedes hacer en casa y la otra en el laboratorio. Compra una Col morado y realiza lo siguiente:
• En una licuadora tritura las hojas de col, usando alcohol etílico como
solvente de extracción de los pigmentos naturales presentes en los tejidos de la col morada.
• Filtra el triturado usando un pedazo de tela de cualquier tipo y el filtrado
colócalo en un recipiente plano (tipo refractario).
• Coloca una hoja de papel bond tamaño carta en el filtrado y procura que se
empape en el líquido para que se impregne totalmente de los pigmentos de la col.
1.1.
• Experimenta con todo tipo de sustancias caseras, de laboratorio, líquidos
corporales, etc.
• Realiza las observaciones, analiza los datos que obtengas y establece una
conclusión que te permita comprender y dar respuesta a las siguientes preguntas:
1. ¿Qué clase de características presentan aquellas sustancias que ya conoces como ácidas?
2. ¿Qué tipo de diferencias se destacan entre las sustancias conocidas como ácidas con las sustancias conocidas como base o álcalis?
• Elabora un reporte de laboratorio de acuerdo a la metodología indicada y
preséntalo a tu profesor
Los ácidos y las bases son sustancias de gran importancia para la vida cotidiana y para el comportamiento químico de algunas sustancias. A principios del siglo XVll, los químicos empezaron a darse cuenta de ciertas características de los ácidos y las bases.
Ácidos:
– Tienen sabor agrio cuando se disuelven en agua. – El papel tornasol azul lo cambia de color rojo – Neutralizan las bases
Bases:
– Tienen sabor amargo cuando se disuelven en agua.
– Consistencia jabonosa o resbaladiza al tacto cuando se disuelve en agua. – El papel tornasol rojo lo cambia a color azul.
– Neutralizan los ácidos.
En la actualidad se conoce una gran cantidad de ácidos y bases tanto de origen mineral como orgánico; los científicos han elaborado teorías que tratan de explicar el comportamiento de estas substancias.
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Una de las primeras teorías que trataron de explicar el comportamiento de los ácidos y las bases fue propuesta en 1884 por Svante August Arrhenius, químico y físico Sueco. Propuso que los ácidos son sustancias que al disolverse en agua producen iones hidrógeno (H+).
Son ejemplos el ácido nítricoHNO y el ácido acéticoCH – COOH.
Las bases son sustancias que liberan iones hidróxidos (OH-) cuando se disuelven en agua, por ejemplo hidróxido de sodio NaOHy el hidróxido de calcio
Ca(OH) .
De acuerdo con la definición de Arrhenius, las bases son compuestos iónicos que se forman con un catión y uno o más iones hidróxidos. En contraste, los ácidos son compuestos covalentes que no contienen iones hidrógeno. Los ácidos liberan iones hidrógeno en la solución debido a un rompimiento de un enlace covalente entre un hidrógeno y algún otro átomo. El Ión hidrógeno se asocia luego con las moléculas de agua para formar lo que se conoce como un
1.2.
b) Ca(OH) _________________ c) H3PO4 _________________ d) H SO4 _________________ e) AL(OH) _________________ f) KOH _________________ Ejercicio 4
Esta actividad la debes de hacer en el laboratorio de química.
Es necesario recordar cómo mediste la conductividad eléctrica de un electrolito en solución acuosa. (Práctica de enlaces químicos realizada en el curso de Química 1).
• Realiza la medición de la conductividad eléctrica de soluciones de ácido
clorhídrico 1M, ácido sulfúrico 1M, ácido acético 1M
• Realiza la medición de la conductividad eléctrica de soluciones de hidróxido
de sodio 1M, hidróxido de magnesio 1M, bicarbonato de sodio 1M.
• Anota las observaciones, analiza los datos obtenidos y establece tu
conclusión.
• Elabora un reporte de acuerdo a la metodología indicada y preséntalo a tu
profesor.
1.2.1. Reacciones de Neutralización.
Las propiedades de un ácido desaparecen cuando se hace reaccionar con una base y viceversa. Esto significa que la acción de un ácido neutraliza la acción de una base.
¿Por qué?
Según Arrhenius, un ácido libera iones H+ y una base librera OH¯ los cuales al reaccionar forman una molécula de agua, además de una sal, las cuales son neutras.
Por ejemplo:
durante su transportación, los elementos de la sociedad de protección civil cubren el área del derrame con calhidra, Ca(OH)2 en polvo para eliminar los efectos del ácido.
En otras actividades, esta reacción de neutralización se utiliza para poder determinar la concentración de un ácido o de una base presente en una solución; a esto se le conoce con el término de titulación. Por ejemplo, si agregamos suficiente cantidad de una base de concentración conocida para neutralizar exactamente una determinada cantidad original de ácido, podemos utilizar la estequiometría para determinar la concentración original del ácido. El punto en el cual hemos neutralizado exactamente la sustancia se conoce como punto de equivalencia.
Si recordamos lo que se revisó en la unidad de soluciones cuando se abordó la unidad de concentración de normalidad, ésta se define como: la cantidad de equivalentes-gramo de soluto disuelto por litro de solución
N= #Equiv./V, entonces #Equiv.=NV En la neutralización.
# Equiv.(ácido)=#Equiv.(base)
(a) (a)= N(b) (b)
Con la aplicación de esta ecuación matemática es posible determinar la concentración de un ácido presente en el jugo de una naranja dulce y compararlo con la determinación de la acidez del jugo de una naranja agria o de un limón, o bien determinar la alcalinidad de una solución del alka Seltzer® con la cual aliviamos la acidez estomacal.
Obtenida la concentración en términos de normalidad, después se puede hacer la conversión a las otras unidades de concentración como es el caso de la molaridad.
Por ejemplo:
¿Qué concentración tiene una solución de KOH, si 20 ml. de esta solución se neutralizaron totalmente con 25 ml. de solución de H2SO40.2 N.?
Si:
N(a)V(a)= N(b)V(b)
Entonces, N(a)= 0.2N, V(a)=25 ml., N(b)=?, V(b)=20 ml. N(b)=(N(a)V(a))/ V(b)
N(b)= (0.2N x 25ml.) / 20 ml. = 0.25 N N(b)= 0.25 N
TAREA 1
HBr 0.500N ¿Cuál es la concentración normal de la base?
3. Si 75 ml. de una solución 0.823 N de HClO4 requieren 95.5 ml. de Ba(OH)2 para neutralizarse totalmente, ¿Cuál es la concentración normal de la solución alcalina?
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En 1923 La clasificación de ácidos y bases propuesta por Arrhenius fue extendida a otros disolventes además del agua y a la fase gaseosa, gracias a las investigaciones hechas por el Químico británico Thomas M. Lowry y el Químico Danés Johannes Bronsted, por lo que se necesitaba otra nueva teoría.
La teoría de Bronted – Lowry define a:
– Los ácidos: como sustancias que pueden donar protones o iones Hidrógenos (H+).
Ejemplo: HCl + H2O H3O+ + Cl
-Nota: como puedes observar el ácido clorhídrico al disolverse en agua, dona un protón a la molécula del agua para producir el ión hidrónio (H3O+).
– Lasbases: Como sustancias que pueden aceptar protones (H+). Ejemplo: NH3 + H2O NH4 + OH
-Nota: En este caso se observa como la base NH3 acepta un protón de la molécula del agua para producir el ión hidróxido (OH-).
Observarás que el agua puede aceptar o bien donar un protón, es decir, dependiendo de la sustancia con la cual entre en contacto se puede comportar como un ácido o una base.
1.3.
TAREA 2
Página 25.
TAREA 3
A las sustancias que se comportan como ácidos y bases se les denomina anfipróticaso anfóteras. Debido a esto, es posible una reacción entre moléculas de agua simple donde una se comporta como ácido y la otra como una base. La reacción de esta ecuación es:
http://www.fisicanet.com.ar/biologia/introduccion_biologia/ap1/ionizacion_del_ag ua01.jpg
1.3.1. Pares Conjugados de Ácido-Base.
Miremos la reacción de NH3 y H2O otra vez: (1) NH3+ H2O NH4++ OH -La reacción inversa es:
(2) NH4+ OH– NH3+ H2O
En este caso, NH 4+ actúa como ácido que dona un protón al OH– y el OH -actúa como base.
Un ácido y una base que son relacionadas por el aumento y la pérdida de un protón se llamanun par conjugado de ácido-base. Por ejemplo, el NH 4+ es el ácido conjugado de NH3,y el NH3es la base conjugada de NH4+ .
Cada ácido ha asociado a él una base conjugada. Así mismo, cada base ha asociado a ella un ácido conjugado.
Escribe la fórmula de la base conjugada de cada uno de los siguientes ácidos. 1. H2CO3 ____________ 2. HNO3 _________ 3. H2S ___________
4. CH3COOH __________ 5. HCl __________ 6. H2SO4__________ Escribe la fórmula del ácido conjugado de cada una de las siguientes bases.
1. NH3______________ 2. CH3–O-_________ 3.CN- ____________ 4. HS- ______________ 5. H
2O ___________ 4.ClO3-___________
1.3.2. Concentración de iones hidronio y pH.
Ionización del agua.
¿Es posible que el agua se ionice?
¿Si se ioniza, significa entonces que también conduce corriente eléctrica? ¿Y cómo lo pruebo?
Experimentos muy precisos de medición de la conductividad eléctrica de las sustancias, han determinado que el agua como sustancia única, tiene la capacidad de conducir la corriente eléctrica, lo que confirma que se ioniza. Aplicando el conocimiento de la teoría propuesta por Bronster – Lowry, el agua
se ioniza según la siguiente ecuación quimica. H2O(l) + H2O(l) → H3O+(ac) + H3O¯(ac)
La molécula de agua sufre una disociación, liberando un protón H+como si fuera un ácido y un ión OH¯como si fuera una base.
HOH → H+ + OH¯
Los experimentos sobre la conductividad eléctrica han indicado que el agua pura es un pobre conductor de electricidad, contiene pocos iones, por lo tanto el agua pura se ioniza muy poco, estos experimentos sobre conductividad han demostrado que el agua se ioniza en el orden de 1 X 10¯7moles de moléculas por cada decímetro cúbico de agua. Si por cada molécula de agua que se ioniza
Lo que a su vez permite establecer la constante ionización del agua (Kw) es del orden de 1 X 10¯14.
Kw =[H+] [OH¯] = (1 X 10¯7moles/l.)(1 X 10¯7moles/l.) = 1 X 10¯14
Esta igualdad en la concentración de los iones que resultan de la ionización del agua hace que el agua se manifieste como neutra, es decir no muestre propiedades de un ácido ni de una base.
Potencial de Hidrógeno
Has visto que en el agua la concentración de iones hidronio es igual a 1 X 10¯7 moles por litros. Cuando se adiciona un ácido al agua debido a la reacción que se presenta entre ellos, la concentración de iones hidronio se eleva y toma valores mayores de 1 X 10¯7 moles/l mientras que con las bases sucede lo contrario.
Debido a que esos valores de las concentraciones de los iones son muy pequeñas, manejar estas cantidades sería bastante engorroso, es por ello que desde 1909 el químico danés S.P.L.Sorensen propuso que se usara sólamente un número y se refirió al exponente de la base de 10, pero en su expresión positiva. Y se le llamó comoescala de pH para cuando se determine el poder o potencial de los iones H+y además también se maneja la escala de pOH, para cuando se determine el poder o potencial de los iones OH¯. Llamada Potencial
de Hidrógeno o pH.
Esta escala se define como una operación matemática en la que se determina el logaritmo negativo de la concentración molar de los iones H+ presentes en el
medio o disolución.
ph = - log [ H
Si calculamos el valor de pH para el agua tendremos que: pHw= - log 1 x 10-7
pHw= 7
A este valor de pH para el agua se le llama pH neutro. Para lo ácido los valores de pH serán menores que el valor de pH para el agua; es decir, menores que siete; y para las bases, valores mayores que siete. Ver escala de pH.
TAREA 4
http://www.masso.com/content/view/31/95/lang,es/
http://www.equipesca.com.mx/producto,32?sessionid=413e60ab8a8fae607f9ae c0068012732
Otra forma de determinar los valores de pH es a través del uso de ciertas sustancias que son ácidos y bases orgánicos débiles que tienen la oportunidad de cambiar su estructura ante cierta concentración de estos iones, cambiando a su vez el color. A estas sustancias se les conoce comoindicadores ácido-base Una mezcla de varios de estos indicadores ácido-base es lo que se utiliza para impregnar tiras de papel, el cual después se comercializa comopapel universal,
papel hydrion o simplemente papel pH, alguno de estos indicadores se relacionan a continuación en la tabla.
TAREA 5
Una vez comprendido los conceptos de pH y pOH completa la siguiente tabla. Recuerda que, la suma de pH + pOH = 14.
[ H ] [ OH ] pH pOH Caracter: Ejemplo:
100 10-14 0 14 Ácido Ácido de batería
10-1 Jugos gástricos 10-2 10-3 Jugo de limón 10-4 Agua de soda 10-5 Café negro 10-6
10-7 10-7 7 7 Neutro Agua pura
10-8 10-9 Bicarbonato de sodio 10-10 Jabón de tocador 10-11 Detergentes 10-12 10-13 Limpiadores caseros 10-14 100 14 0 Básico Limpiadores de cañerías Ejemplos:
1. ¿Cuál es el pH de una solución 0.000001 M de ácido sulfúrico? [ H+ ] = 0.000001 M =1 x 10-6 M pH = -log [ H+ ] pH = -log [1 x 10-6] pH = -[ log 1 + log 10-6 ] pH = - [ 0 + (-6) ] pH = EJERCICIO 7
pH = - [ log 5 + log 10 ] pH = - [ 0.70 + (- 3) ] pH = - [ 0.70 - 3 ] pH = - [ - 2.3 ] pH = 2.3
3. ¿Cuál es el pOH de una solución 0.0001 M de NaOH? [ OH- ] = 0.0001 M =1 x 10- 4M
pOH = - log [ OH- ] pOH = - log [1 x 10- 4] pOH = - [ log 1 + log 10- 4 ] pOH = - [ 0 + (- 4) ] pOH =
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En 1923 surge una nueva forma de clasificar a los ácidos y las bases de una manera más extendida que la clasificación de Bronsted – Lowry, y que fue enunciada por el químico americano Gilbert N. Lewis.
En equipo de tres personas realiza un trabajo de investigación bibliográfica. Los temas a investigar son:
• Los conceptos de ácido y base según la teoría de Lewis • Configuración puntual de los ácidos y bases según Lewis
• Elabora un mapa conceptual con la información obtenida, para su discusión
con el resto del grupo.
Lewis amplió aún más la definición de ácidos y bases, aunque esta teoría no tendría repercusión hasta 1938.
Sonácidosde Lewis aquellas sustancias que aceptan pares de electrones de las bases.
1.4.
EJERCICIO 8 TAREA 6
¡Ojo! Recuerda que debes resolver la autoevaluación y los
ejercicios de reforzamiento; esto te ayudará a enriquecer los
el ácido de Lewis y las moléculas de agua son las bases de Lewis. (El oxígeno del agua posee dos pares de electrones sin compartir).
El amoníaco es una base de Lewis típica y el trifluoruro de boro un ácido de Lewis típico. Los ácidos de Lewis tales como el cloruro de aluminio, el trifluoruro de boro, el cloruro estánnico, el cloruro de zinc y el cloruro férrico son catalizadores sumamente importantes de ciertas reacciones orgánicas
Ejemplo:
El amoníaco se comporta como una base, ya qu es capaz de ceder un par de electrones al trifluoruro de boro para formar un par ácido-base:
H3N: + BF3 H3N – BF3 .. H :F: H F .. H N: B F: H N B F . . H :F: H F ..
Las definiciones de Lewis de los ácidos y bases tienen una importancia especial en la química orgánica, pero las definiciones de Arrhenius o de Bronsted - Lowry son por lo general adecuadas para explicar las reacciones en solución acuosa.
Clasifique cada una de las siguientes sustancias como un ácido o una base, de acuerdo con la teoría de Lewis.
a) SO3 ________________ b) SO42- ________________ c) Al3+ ___________________________ d) ClO4- ________________ e) H2O ________________
En resumen, las tres teorías sobre los ácidos y las bases son:
TEORÍA ÁCIDO BASE
Arrhenius Cede H+ Cede
OH-Brönsted - Lowry Cede H+ Acepta H+
Lewis Acepta pares de e- Cede pares de
e-EJERCICIO 9 TAREA 7
INSTRUCCIONES: En equipo de cinco personas realiza en el laboratorio de química la presente actividad.
• Prepara una solución estándar de NaOH al 0.2 N. y una solución estándar de HCl 0.2 N.
• Prepara muestras por separado de 10 ml. Cada una; de jugo de naranja dulce, de jugo de naranja
agria, de una disolución 1:10 de Melox®, de una disolución de alka Seltzer®.
• A cada una de las muestras agrégale 6 gotas de indicador Fenolftaleina. • Las sustancias alcalinas se titulan con la solución estándar de HCl 0.2N • Las sustancias ácidas se titulan con la solución estándar de NaOH 0.2N
• Anota tus observaciones, realiza las mediciones y ejecuta los cálculos para titular las sustancias, analiza
los resultados y establece una conclusión.
• Elabora un reporte de acuerdo a la metodología indicada y preséntalo a tu profesor.
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INSTRUCCIONES: Determina el carácter ácido o base así como ácido y base conjugados, para las sustancias en las siguientes reacciones:
a) H2O + HClO4 H3O+ + ClO4 -b) CH3OH + NH2- CH3O- + NH3 c) OH- + H 3O+ H2O + H2O d) HCl + NH3 NH4+ + Cl -e) NH2- + H2O NH3 + OH -______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________
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INSTRUCCIONES: Realiza esta actividad en el laboratorio de química, utilizando un circuito que proporcione corriente directa, o una conexión simple para disponer de -corriente alterna directamente de una toma de corriente del laboratorio; un foco, un interruptor y agua destilada.
Actividad
Material:
un limón una naranja una papa un chile
sal azúcar
chocolate agua destilada agua potable
Procedimiento:
Se combina cada material con agua destilada y se prueba la conductividad en cada una de las muestras.
En base a lo realizado en el experimento responde:
¿Qué sucede en el interior de la mezcla que provoca que se prenda el foco? ¿Qué papel juega el agua en este fenómeno?
Resultados:
Se anotarán los resultados para en una tabla como la siguiente:
Revisión: _____________________________________________________ Observaciones:________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
INSTRUCCIONES: Indica cuál es el carácter de la solución para cada uno de los valores de pH. a) pH= 5 ________________ pH= 3.35 _________________ b) pH= 9 ________________ pOH= 10.3 ________________ c) pOH= 6 _______________ pOH= 9.6 _________________ d) pH= 7 _________________ pOH= 2.8 _________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________
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INSTRUCCIONES: En equipo de cinco personas realiza en el laboratorio de química la presente actividad.
• Por medio del uso de papel pH y de los indicadores ácido-base que dispongan en el laboratorio de tu
plantel, determina la acidez o alcalinidad de varias sustancias comunes.
• Algunas de estas sustancias comunes pueden ser: Vinagre, bebida gaseosa, jugo de uvas, pan
húmedo, orina, saliva, sangre, lágrimas, clara de huevo, solución de NaOH 0.1M, solución de HCI 0.1M, etc.
• Anota tus observaciones, realiza el análisis de los datos obtenidos establece una conclusión que te
permita contestar las siguientes preguntas:
1. ¿Qué tipo de limitaciones se pueden detectar en el uso de los indicadores ácido-base?
2. ¿A qué se debe el hecho de que el valor de pH que determine un individuo no siempre es el mismo valor de pH que determine otro individuo?
• Elabora un reporte de acuerdo a la metodología indicada y preséntalo a tu profesor.
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INSTRUCCIONES: Resuelve los siguientes problemas y anota los cálculos.
1. Cuál será el valor de pH si la solución tiene una concentración [ H+] = 0.0001 moles/Lts. 2. Cuál es el pH de una solución que tiene una concentración de iones H3O+ de 0.0002M. 3. Cuál es el pH de una solución si su [H3O+] = 4.5 X 10-9M.
4. Calcula el pH y pOH de las soluciones que tienen las siguientes concentraciones de iones hidronio. a) 3 X 10-5 mol/Lts. b) 4 X 10-3 mol/Lts. c) 2 X 10-7 mol/Lts. ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________
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INSTRUCCIONES: De la siguiente lista indica quién es ácido o base según la teoría de Lewis. a) SO3 ____________________________ b) FeCl3____________________________ c) OH- _____________________________ d) PH3 _____________________________ e) H2O _____________________________ f) Zn+2_____________________________ g) NH3_____________________________ h) AlCl3____________________________ i) BF3 _____________________________ j) Ca+2____________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________
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INSTRUCCIONES: Lee cuidadosamente y responde los siguientes cuestionamientos, rellenando el círculo de la opción que consideres correcta.
1. Son sustancias que de acuerdo a la estructura de su fórmula química, se les puede considerar como ácidos según la clasificación propuesta por Arrehenius:
NH3, PH3 H2O, CH3-OH HCl, HNO3 NaCl, Al(OH)3
2. Son materiales que de acuerdo a sus características físicas, se identifican como base o álcali. Jabón de baño
Leche Orina Saliva
3. ¿Quién propuso que las bases deben de ser sustancias que donen pares de electrones? Svante Arrehenius
J. Bronsted. T. Lowry
Gilbert. N. Lewis.
4. Científico que propuso que los ácidos deben de ser sustancias que donen iones de H+ al momento de disolverse en agua:
Svante Arrehenius J. Bronsted. T. Lowry
Gilbert. N. Lewis.
5. Sustancias como el agua, ciertos indicadores, etc. que de acuerdo a Bronsted – Lowry pueden ser ácidos o bases, son conocidas como:
Isótopos. Alótropos
6. Al medir conductividad eléctrica de las sustancias, se encontró que el aceite vegetal puro no conduce la corriente eléctrica, lo cual significa que el aceite es:
Base Ácido
Sustancia que no se ioniza Anfótero
7. Si la [H+] = 2.3 x 10-9 moles por litro, esto permite determinar que el medio es: Ácido
Alcalino Neutro Salino
8. Es la expresión que establece que el medio está neutro. [H-]> [OH-]
[H+]= [OH-] [H+]< [OH-] [H+]= 1x10-6
9. Es el valor de pH, que nos indica que el medio está alcalino. 3
5 7 9
10. Si en tu casa se presentó el hecho de que los frijoles que se pusieron a cocinar, por descuido se dejaron a la intemperie y se acedaron, ¿qué sustancia le agregarás para no perderlos?
Vinagre.
Polvo para hornear. Bicarbonato de sodio. Leche en polvo.
11. Una solución hecha a base de amonio tiene valores de pH= 10, este tipo de solución se recomienda aplicar en el lugar donde se acaba de recibir la picadura de una abeja, esto se debe a que en el veneno de abeja están presentes:
Proteínas Ácidos Bases Sales
12. En la neutralización cada protón que cede el ácido, deberá ser aceptado por la base, esto quiere decir que si se necesita neutralizar una mol de H2SO4, ¿Cuántas moles se requieren de NaOH?
0.5 1.0
4
14. La titulación de una muestra de 50 ml. de vinagre, requiere 42.6 ml. de NaOH 0.95N. ¿Cuál será la concentración del ácido presente en el vinagre (ácido acético)?
0.80N. 0.85N. 0.90N. 0.95N.
Si todas tus respuestas fueron correctas:
excelente,por lo que te
invitamos a continuar con esa dedicación.
Si tienes de 8 a 9 aciertos, tu aprendizaje es
bueno, pero es
necesario que repases los temas.
Si contestaste correctamente 7 ó menos reactivos, tu aprendizaje es
insuficiente
, por lo que te recomendamos solicitar asesoría a tu
profesor.
Consulta las claves de respuestas en la página 109.
INSTRUCCIONES:
INSTRUCCIONES: Realiza lo siguiente:Realiza lo siguiente: Ejercicios de Reforzamiento 1
Ejercicios de Reforzamiento 1 1.
1. ¿Cómo puedes ¿Cómo puedes identificar de identificar de un listado un listado de fórmde fórmulas, a ulas, a los ácidos?los ácidos? 2.
2. ¿En el ¿En el laboratorio cómlaboratorio cómo puedes o puedes saber que saber que un líquido un líquido cristalino es cristalino es un ácido?un ácido? 3.
3. ¿Qué produce ¿Qué produce la neutrala neutralización de lización de un áun ácido con cido con una buna base?ase? 4.
4. Si cierta Si cierta cantidad de cantidad de ácido se agrácido se agrega a ega a una base una base y llega y llega al punto al punto de equivalencia ¿cuál de equivalencia ¿cuál es el pHes el pH resultante?
resultante? 5.
5. ¿Qué sustancia ¿Qué sustancia se desprende se desprende cuando le cuando le agregan a agregan a un ácido un ácido los metales los metales Al, Zn Al, Zn o Fe?o Fe?
Ejercicios d
Ejercicios de Refore Reforzamiento zamiento 1.
1. Durante la Durante la titulación de una titulación de una solución de hidróxido solución de hidróxido de sodio 0.125 de sodio 0.125 N, se gastaN, se gastaron 28.50 ml ron 28.50 ml de soluciónde solución de ácido sulfúrico 0.155 N para neutralizar el hidróxido de sodio en reacciones en las que se de ácido sulfúrico 0.155 N para neutralizar el hidróxido de sodio en reacciones en las que se reemplazaron ambos iones de hidrógeno. Calcule la cantidad de mililitros de solución de hidróxido de reemplazaron ambos iones de hidrógeno. Calcule la cantidad de mililitros de solución de hidróxido de sodio que se gastaron en la reacción.
sodio que se gastaron en la reacción. 2.
2. Durante la Durante la titulación de 24.50 titulación de 24.50 ml de una ml de una solución de hidróxido solución de hidróxido de potasio de de potasio de concentraciónconcentración desconocida, se gastaron 35.70 ml de ácido sulfúrico 0.110 N para neutralizar el hidróxido de potasio desconocida, se gastaron 35.70 ml de ácido sulfúrico 0.110 N para neutralizar el hidróxido de potasio en reacciones en las cuales reaccionaron los dos iones hidrógeno del ácido sulfúrico.
en reacciones en las cuales reaccionaron los dos iones hidrógeno del ácido sulfúrico. Calcule:
Calcule: a)
a) La La normalidad normalidad yy b)
b) La La molaridad molaridad de la de la solución de solución de hidróxido de hidróxido de potasio.potasio.
Ejercicios de Reforzamiento 3 Ejercicios de Reforzamiento 3
Investiga sustancias caseras, líquidos corporales, bebidas, y clasifícalas
Investiga sustancias caseras, líquidos corporales, bebidas, y clasifícalas en ácidas, básicas y neutras.en ácidas, básicas y neutras.
Ejercicios de Reforzamiento 4 Ejercicios de Reforzamiento 4
FOTOSÍNTESIS
FOTOSÍNTESIS
reducción.
reducción.
Objetivos
Objetivos
El alumno: El alumno:Demostrará las reacciones de oxidación Demostrará las reacciones de oxidación y reducción de la materia a partir de la y reducción de la materia a partir de la descripción de reacciones donde existen descripción de reacciones donde existen intercambios electrónicos, mediante la intercambios electrónicos, mediante la explicación del comportamiento de éstas explicación del comportamiento de éstas en algunos procesos del mundo que le en algunos procesos del mundo que le rodea, mostrando una postura crítica y rodea, mostrando una postura crítica y reflexiva ante su repercusión en el reflexiva ante su repercusión en el ambiente y la sociedad.
ambiente y la sociedad.
Temario:
Temario:
Reacciones de oxidación -Reacciones de oxidación -reducción y su realización en: reducción y su realización en: PilasPilas ElectrólisisElectrólisis
Organizador anticipado:
Organizador anticipado:
¿Sabías que? ¿Sabías que?El proceso oxido – reducción es una reacción química que sin el no El proceso oxido – reducción es una reacción química que sin el no
podrían funcionar
podrían funcionar las pilas o baterías, así como en el cromlas pilas o baterías, así como en el cromado deado de rines para autos.
rines para autos.
La respiración proceso fundamental para la vida de l
La respiración proceso fundamental para la vida de los organismosos organismos superiores es otro ejemplo de este proceso de 0xido – reducción. superiores es otro ejemplo de este proceso de 0xido – reducción.
