Libro de Texto Agosto 2021 Enero 2022 Química I

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Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Campeche

Libro de Texto

Agosto 2021 – Enero 2022

Plantel:

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Nombre del Alumno:

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Carrera:

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Semestre:

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Grupo:

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Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Campeche Eje:

 Explica la estructura y composición de la materia. Origen de los elementos y compuestos.

Componentes:

 Propiedades de la materia que permiten caracterizarla. Origen de los elementos y compuestos.

Contenido central:

 Estructura y composición de la materia. Síntesis de sustancias y nomenclatura química.

Contenido específico:

 ¿Cómo se encuentran los elementos formadores de la materia viva en la naturaleza?

 Enlaces del carbono y su tetra valencia.

 ¿Cómo se forman y nombran los compuestos químicos?

 ¿Cómo se unen los elementos entre sí?

 La ciencia trabaja con modelos y tiene lenguajes particulares. la formación de compuestos tiene reglas, la formación de mezclas no.

Aprendizajes esperados:

 Reconoce algunas tendencias de las propiedades de los elementos en la organización de la tabla periódica.

 Identifica los isótopos como elementos (oxígeno, carbono, etc.)

 Comprende el fenómeno de hibridación y formación de enlaces a sencillos, dobles y triples mediante orbitales, sigma y pi.

 Utiliza la teoría de enlace valencia, para predecir la estructura de la molécula de agua y metano.

 Une los carbonos de acuerdo al tipo de hibridación para formar cadenas lineales y cíclicas

 Utiliza la simbología química para representar átomos, moléculas e iones.

 Identifica y comprende las reglas de formación de compuestos.

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Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Campeche EVALUACIÓN DIAGNÓSTICA

Como la mayoría de los jóvenes, es probable que te guste ver películas: por tanto, habrás observado que todas las películas tienen una clasificación que define el rango de edad adecuado del público al que está dirigida. En nuestro país es la Secretaría de Gobernación quien establece los criterios de clasificación.

Si observas a tu alrededor, descubrirás objetos elaborados con una gran variedad de materiales. Todos tienen un aspecto en común: están constituidos por elementos o por sus compuestos, esto es sustancias formadas por uniones químicas de dichos elementos.

Es fundamental la clasificación de los elementos químicos y su organización de la tabla periódica porque esto nos permite conocer las propiedades de cada una y el cómo aplicar estas propiedades para obtener nuevos compuestos.

Usa la analogía de la clasificación de las películas para realizar la siguiente actividad. 1.- Escribe por qué es necesario clasificar los elementos químicos

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3. ¿Harías alguna variación en los criterios de clasificación de los elementos químicos? ¿Cuáles? ¿Cómo los clasificarías?

4. ¿Por qué consideras que es importante hacer la clasificación de los elementos químicos?

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El camino para llegar a la clasificación actual de los elementos químicos no fue sencillo, por lo que es importante revisar algunos antecedentes.

Durante el siglo XIX, algunos científicos se dieron a la tarea de identificar cuántos elementos diferentes hay en la naturaleza y propusieron diversas formas de clasificarlos con base en sus propiedades. En ese tiempo, los medios de comunicación eran muy escasos, por eso cuando se descubría un nuevo elemento, los científicos tardaban mucho tiempo en enterarse.

Cabe destacar las aportaciones del químico ruso Dimitri Ivánovich Mendeléiev (1834-1907), quien revisó de manera exhaustiva los elementos y sus propiedades registrados en la literatura científica de su tiempo (figura 2.1).

Figura 2.1 Dimitri Mendeléiev.

Una vez recopilada la información y anotado la información de los 63 elementos conocidos en esa época, elaboró una ficha para cada uno.

Sistematizó la información en una tabla (figura 2.2) donde acomodó los elementos en orden creciente de su masa atómica. Para ello, tomó en consideración la propuesta de Cannizzaro y agrupó a los elementos con propiedades similares, como el tipo de compuestos que forman con el hidrógeno y el oxígeno. En cada fila de la tabla, los elementos están acomodados de izquierda a derecha en orden creciente de su masa atómica.

Para conocer los inicios de la clasificación de los elementos químicos, puedes consultar los siguientes enlaces:

www.esant.mx/ecsecq 3-027

www.esant.mx/ecsecq 3-028

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En una misma columna, a la que llamó grupo, colocó los elementos que formaban compuestos similares con el oxígeno. En la segunda columna, los elementos cuyos compuestos con el oxígeno tuvieran la fórmula RO.

El trabajo de Mendeléiev mostró que las propiedades de los elementos se repetían con regularidad, es decir, presentaban periodicidad al ordenarlos de acuerdo con su masa atómica. Asignó nombres a algunos de dichos elementos e incluso predijo algunas de sus propiedades, para lo cual se basó en las características de los elementos ubicados alrededor de ellos en su tabla.

Figura 2.2 Tabla Periódica de Mendeléiev. Guevara, Minerva (2019)1

Actividad (10 puntos).

1.- Para conocer las aportaciones dadas por otros científicos al clasificar los elementos antes de Mendeléiev realice lo siguiente:

 En equipos elaboren una línea de tiempo y, reflexionen sobre la importancia y las limitaciones de estos intentos en la clasificación de los elementos químicos.

 Investiguen en fuentes confiables sobre las propuestas de clasificación de elementos químicos de Antoine Lavoisier, Johann Döbereiner y John Newlands e inclúyanlos en la línea de tiempo al igual que a Mendeléiev.

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Línea de tiempo

2.- Realicen lo siguiente para que comiencen a conocer los componentes de la tabla periódica y reconocer la información que aporta. (10 puntos)

A.- Observa tu tabla periódica y respondan en su libreta

 ¿Cuántas columnas tiene la tabla? ¿Cómo se identifican? ¿cuántas filas tiene?

 ¿Cuál es el estado de agregación de la mayoría de los elementos químicos?

 ¿Dónde se localizan los elementos en estado líquido? ¿Cuántos son? ¿Cuáles son?

B.- Utilicen la tabla periódica para completar la información del cuadro siguiente. Después respondan las preguntas.

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Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Campeche Nombre del elemento Símbolo Número atómico Masa atómica Columna Fila Al Oxígeno 35 63.55 79 2 4 3 17

 ¿Pudieron localizar la información sobre todos los elementos del cuadro? Justifiquen su respuesta.

 ¿Cuál dato les permitió localizar la información?

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Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Campeche  ¿Metal o no metal?

Una de las primeras clasificaciones de los elementos se basó en sus propiedades físicas, clasificando a los elementos químicos en metales y no metales.

Se colocaron en un grupo los elementos brillantes, buenos conductores tanto del calor como la electricidad, maleables y dúctiles. En otro grupo se incluyeron a los elementos que tienen propiedades físicas distintas a la de los metales, denominándolos no metales. En general estos elementos carecen de brillo, maleabilidad, ductilidad y no conducen el calor ni la electricidad. En las diferentes versiones de la tabla periódica se indica la ubicación de los metales, metales de transición, metaloides, no metales, gases nobles, lantánidos y actínidos.

La mayoría de los metales se ubican en los grupos 1 al 13 y se clasifican como metales representativos y metales de transición.

Si revisas la tabla periódica de los elementos (imagen 2.3)2_{, te darás cuenta de que}

existen ochenta y tres metales, pero la mayoría de ellos no se encuentran libres en la naturaleza, sino formando compuestos.

La principal fuente de metales es el subsuelo y después de que se extraen de los minerales se utilizan para elaborar diversos objetos. En nuestro organismo son necesarias cantidades minúsculas de metales para su buen funcionamiento. Por ejemplo, la hemoglobina es una proteína que se encuentra en la sangre y es la encargada de transportar el oxígeno a todo el cuerpo. Contiene un átomo de hierro en su parte central, al que se une el oxígeno para ser transportado. La falta de hierro provoca un estado de debilidad conocido como anemia.

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Los metales de transición son duros, resistentes y tienen puntos de fusión y de ebullición elevados. También son excelentes conductores de la electricidad y del calor. Teniendo como ejemplos de estos metales al oro ((Au), la plata (Ag) y el cobre (Cu) (imagen 2.4), denominados elementos nativos, por encontrarse en la naturaleza en estado puro. La mayoría de los demás se localizan cuando se forman compuestos.

Figura 2.4. Oro, Plata, Cobre

En los grupos 13 al 16 de la tabla periódica, entre los metales y no metales, se observa una “escalera” en donde localizamos los metaloides. Este grupo de elementos químicos tienen algunas propiedades metálicas y otras no metálicas y de ello deriva su nombre. Ejemplos son el silicio (Si), el boro (B) y el arsénico (Ar).

Aunque los grupos se identifican con números en la tabla periódica, a algunos se les asigna nombres relacionados con alguna determinada propiedad, como, por ejemplo:

Grupo 1. Metales alcalinos.

La agrupación de los elementos en este grupo, es que son metales blandos, éstos pueden cortarse fácilmente con un cuchillo, además que por lo general son de color gris plateado. Presentan puntos de fusión y ebullición bajos en comparación con otros elementos. Estos metales son muy reactivos, es por ello que no se encuentran libres en la naturaleza. Al unirse con los no metales forman compuestos como las sales y óxidos (combinado con el oxígeno), como por ejemplo el óxido.

Al reaccionar con el agua forman compuestos conocidos como bases o álcalis, de donde deriva su nombre.

Como dato adicional, tenemos al hidrógeno como parte del grupo a pesar de no compartir propiedades cómo los demás elementos del grupo, sin embargo, debido a que es un no metal gaseoso y es el más ligero es que ésta incluido en el grupo.

Grupo 2. Metales alcalinotérreos.

Los elementos pertenecientes a este grupo son blancos (solo el magnesio es gris), son mas duros y con mayor densidad en comparación a los del grupo 1. También son reactivos por lo que no se encuentran libres en la naturaleza, sino que se encuentran

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formando compuestos como sales y óxidos menos solubles en agua que los compuestos similares del grupo 1.

Grupo 17. Halógenos.

Algunas de las propiedades de los elementos que pertenecen a este grupo es que sus puntos de fusión y ebullición son bajos, son elementos muy corrosivos, (causan daño o deterioro de otros materiales), con el hidrógeno forman compuestos que, al estar en contacto con el agua, forman sustancias ácidas.

Grupo 18. Gases nobles.

Todos los elementos de este grupo son gases a temperatura ambiente, conocidos también como gases inertes, se caracterizan por su baja reactividad y por ello es que no se combinan con facilidad con otros elementos.

 Isótopos, ¿más de lo mismo?...

En la clasificación de los elementos en la tabla periódica hay que tomar en cuenta de igual manera a los isótopos, esto, para hacer alusión a aquellos átomos que son de un mismo elemento pero que, pese a que cuentan con el mismo número atómico (o sea, con el mismo número de protones en el núcleo y por medio del cual se ordenan en la tabla), su número másico (suma de protones y neutrones) es diferente. Por ejemplo: uranio, talio, plomo, mercurio.

Los isótopos, entonces, no cuentan con el mismo número de neutrones. Esto implica que un átomo puede contar con varios isótopos y aun así seguir siendo el mismo elemento químico. Por ejemplo, el protio (1H), el deuterio (2H) y el tritio (3H) son isótopos del elemento hidrógeno (H). El número ubicado en la parte superior izquierda del símbolo del elemento químico representa el número másico del isótopo.

Generalmente, los elementos tienen varios isótopos y son solo 21 los elementos que cuentan con un solo isótopo natural. Por otra parte, a partir de procesos radioactivos, el hombre ha logrado crear muchos isótopos de manera artificial, aunque estos se caracterizan por ser mucho más inestables que los naturales y su vida útil es además mucho más corta.

El concepto de “isótopo” fue creado en 1911 por Frederick Soddy, un químico y profesor inglés, cuando logró corroborar que los átomos tenían las mismas propiedades químicas. Los isótopos pueden ser clasificados en varios grupos:

 Estables. Tienen un período de semidesintegración (tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los núcleos de una muestra de un isótopo) muy largo, de manera que no se percibe su desintegración en el tiempo.

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 Inestables. También conocidos como “radiactivos” (poseen propiedades radiactivas), tienen una proporción de protones y neutrones que no permite que se mantenga la estabilidad del núcleo del átomo. Estos isótopos atraviesan una etapa en la que se desintegran y su exceso de energía se emite en forma de partículas alfa, beta o bien, radiación gamma.

 Naturales. Son los que se encuentran en la naturaleza.

 Artificiales. Son lo que se generan en laboratorios o en centrales nucleares. La existencia de isótopos de un mismo elemento trajo una complicación, ¿cómo determinar la masa atómica de un elemento que posee isótopos? Para resolver este problema, los científicos calcularon la masa atómica promedio a partir de la abundancia natural de sus isótopos. Por ejemplo, del cloro se conocen dos isótopos, uno con número de masa 35 (cloro 35) y con una abundancia de 75.4%, y otro con número de masa 37 (cloro 37) y 24.6% de abundancia, por lo que su masa atómica promedio es de 35.492 uma, es decir: la masa atómica de un elemento es “un promedio ponderado de las masas de todos los isótopos naturales del elemento”. Generalmente, a la masa atómica se le conoce también como peso atómico y se calcula como:

(35 uma)(75.4) + (37 uma)(24.6)

Masa atómica = --- = 35.492 uma 100

Como ya se dijo anteriormente, la masa de un átomo depende de la cantidad de neutrones y protones que contiene. La suma de protones y neutrones siempre es un número entero (no puede haber fracciones de protones ni neutrones). Por acuerdo internacional, se considera que un átomo del isótopo de carbono que tiene 6 protones y 6 neutrones (llamado “carbono 12”) presenta una masa exactamente de 12 unidades de masa atómica. Este átomo de carbono 12 sirve como patrón, de modo que una unidad de masa atómica, se define como una masa exactamente igual a 1/12 de la masa del átomo de carbono 12.

Actividad Experimental (Producto de evidencia) 30%

Propiedades de los metales y de los no metales. Objetivo: Identificar las propiedades físicas de los metales y no metales.

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Las propiedades físicas que diferencian a los metales de los no metales son: aspecto físico, dureza, maleabilidad, ductilidad, disolución, conductividad eléctrica y térmica.

Material Sustancias

 Circuito eléctrico con foco y/o un led.

 6 vasos de precipitado de 50 ml

 Pizeta con agua destilada

 Mechero Bunsen  Pinzas  Probeta de 10 ml  Fe  Al  I  Cu  Ca  S  C

Nota: Ver video para realizar circuito en:

https://www.youtube.com/watch?v=dQbHH8hZhEI

MEDIDAS DE SEGURIDAD:

 Usar bata

 Verificar el circuito eléctrico para evitar hacer un corto

 Prender con cuidado el mechero Bunsen

 Sujetar con fuerza la sustancia con las pinzas al calentar para no quemarse PROCEDIMIENTO:

 Observa la apariencia de las sustancias y registra tus observaciones en el cuadro de datos 1ª columna

 Haz presión con tus dedos y trata de doblar a cada uno de los materiales y registra tus observaciones en la 2ª columna.

 Determina por su apariencia si son láminas o no en la 3er. columna.

 Describe cuales son hilos o alambres en la 4ª columna.

 Agrega en cada uno de los vasos de precipitado 10 mililitros de agua destilada medidos en una probeta y agrega un poco de cada una de las sustancias a cada vaso y determina si son o no solubles, a continuación, con tu circuito eléctrico introduce las dos terminales en el líquido sin juntar las puntas y observa si el foco y/o led se prende, registra en la penúltima columna.

 Toma una pequeña muestra de cada una de las sustancias con las pinzas y calienta ligeramente sobre la flama del mechero y en un trozo de papel pequeño colócalas y registra tus observaciones en la última columna de datos.

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Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Campeche Aspecto físico Dureza (duro, semiduro, suave) Maleabilidad ((láminas) Ductilidad (hilos o alambres) Conductividad (eléctrica/térmica) Brillo Fe Al I Cu Ca S C

Incluye las evidencias de proceso experimental.

ANALIZA Y CONCLUYE: ¿Son todos sólidos?

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¿Cuáles son metales y cuáles no metales, justifica tu respuesta?

¿Cómo la estructura de las sustancias nos permite explicar cuál es metal o no metal?

¿Qué sustancias fueron solubles en agua?

¿Cuáles sustancias fueron metales?

¿Cuáles sustancias fueron no metales?

¿Cuáles propiedades son comunes a los metales?

¿Cuáles propiedades son comunes a los no metales?

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COLEGIO DE ESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADO DE CAMPECHE

QUIMICA I LISTA DE COTEJO

NOMBRE DEL ALUMNO:

CARRERA: PARCIAL: Segundo

CICLO ESCOLAR 2020-2021

SEMESTRE: GRUPO:

APRENDIZAJE ESPERADO:

Reconoce algunas tendencias de las propiedades de los elementos en la organización de la tabla periódica.

PRODUCTO ESPERADO:

Diseño de actividades experimentales para averiguar las propiedades de sustancias utilizando la información contenida en la tabla periódica

PLAN DE EVALUACIÓN

NOMBRE TIPO ALCANCE PONDERACIÓN

Reporte Formativa Heteroevaluación 30%

Aspecto por evaluar Si No Valor Calificación

Sigue indicaciones correctamente 2 puntos

Cuenta con todo el material del trabajo 2 puntos Identifica correctamente las propiedades de las

sustancias

2 puntos Registra las observaciones pertinentes. 2 puntos

Integra las evidencias del proceso 2 puntos

Total:

COMPETENCIAS GENÉRICAS:

5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.

ATRIBUTOS: 5.5. Sintetiza evidencias obtenidas

mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas

OBSERVACIONES:

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Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Campeche Ejercicios isótopos. (Producto evidencia) 10% Resuelve los siguientes ejercicios.

1.- La plata tiene dos isótopos naturales; , con una abundancia relativa del y el resto es . ¿Cuál es la masa atómica promedio del elemento plata?

2.- Un elemento posee 2 isótopos con 42 y 46 neutrones respectivamente. Si sus masas atómicas suman 176. ¿Cuál es la carga nuclear?

3.- Calcula la masa atómica del litio sabiendo que está formado por una mezcla de 6 3

Li y 7

3 Li. La abundancia de 73 Li es del 92,40 %. La masa isotópica del Li-6 es

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4.- El cobre natural está formado por los isótopos Cu-63 y Cu-65. El más abundante es el primero, con una distribución isotópica de 64,4 %. Calcula la masa atómica aproximada del cobre.

5.- El boro, de masa atómica 10,811 u, está formado por dos isótopos, 10_{B y}11_B,

cuyas respectivas masas isotópicas son 10,0129 u y 11,0093 u. Calcula la abundancia natural de estos isótopos

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CICLO ESCOLAR 2020-2021

SEMESTRE: GRUPO: APRENDIZAJE ESPERADO:

Identifica los isótopos como elementos (oxígeno, carbono, etc.)

PRODUCTO ESPERADO: Ejercicios de isótopos.

Ejercicios Formativa Heteroevaluación 10%

Identifica correctamente lo que se le pide 2 puntos Identifica correctamente cuál fórmula se debe

aplicar

2 puntos Identifica correctamente como hacer los despejes

de la fórmula

2 puntos

Desarrolla todos los procedimientos 2

puntos

Llega al resultado correcto 2

puntos Total

COMPETENCIAS GENÉRICAS: 5. Desarrolla

innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.

ATRIBUTOS: 5.2 Ordena información de acuerdo con

categorías, jerarquías y relaciones

OBSERVACIONES:

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Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Campeche  Linus Pauling combina moléculas.

(Teoría del enlace de valencia)

Propuesta por Linus Pauling, la teoría de valencia explica como los electrones de valencia forman una molécula al combinarse. Empleando el modelo teórico cuántico, explica al enlace en compuestos covalentes mediante el uso de orbitales atómicos que pueden combinarse para dar origen a orbitales híbridos.

La teoría de enlaces de valencia es adecuada para describir muchos aspectos de la estructura orgánica. Sin embargo, en algunos casos, los químicos necesitan utilizar una teoría diferente, llamada teoría de orbitales moleculares (TOM), para hablar de los enlaces covalentes en los cuales los electrones no son compartidos solamente entre dos átomos, sino que, entre varios, o incluso en una molécula entera.

El caso más simple a considerar es la molécula de hidrógeno (H2). Cuando decimos que

los dos electrones de cada uno de los átomos de hidrógeno son compartidos para formar un enlace covalente entre los dos átomos, lo que queremos decir en términos de la teoría de enlaces de valencia es que los dos orbitales esféricos de 1s se superposicionan, permitiendo que los dos electrones formen un par con los dos orbitales superpuestos (figura 2.5).

Figura 2.5

Esta teoría resulta muy útil en Química Orgánica, ya que permite explicar cómo se enlaza el carbono en este tipo de compuestos.

Enlaces del carbono y su tetravalencia

El carbono es un elemento esencial porque aparte de formar parte de los seres vivos, también lo hace en una gran cantidad de materiales que se usan actualmente.

Los átomos d carbono tienen la particularidad de enlazarse entre sí, formando cadenas abiertas o cerradas (cíclicas), propiedad que se conoce como concatenación, y al reaccionar con el hidrógeno, oxígeno, azufre, fósforo y nitrógeno puede formar una gran cantidad de compuestos en los que podemos observar cuatro enlaces covalentes (hibridación).

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Hibridación, es el proceso de formación de orbitales electrónicos híbridos. En algunos átomos, los orbitales de los subniveles atómicos s y p mezclarse, dando origen a orbitales híbridos sp, sp² e sp³.

Según la teoría de los enlaces covalentes, un enlace de este tipo se efectúa por la superposición de orbitales semi llenados (apenas con un electrón)2_.

Hibridación sp3

La hibridación sp3_{es fácilmente explicada por el carbono. Para el carbono tetraédrico}

(como en el metano, CH4), debe haber cuatro enlaces simples. El problema es que la

distribución electrónica del carbono en estado fundamental es 1s2_2s2_2p

x 2py,

esquematizando lo que sucede tenemos3,4_:

El orbital 1s tiene menos energía que el 2s, que a su vez, tiene menos energía que los orbitales 2p

De esta forma, el carbono debería realizar apenas dos enlaces, por lo que existen apenas dos orbitales semi llenados. En tanto, la molécula de metileno (CH2) es extremadamente

reactivo, no estando equilibrado químicamente. El primer paso para entender el proceso de hibridación, es excitar el átomo de carbono en cuestión, teniendo entonces5,6_:

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Entonces, el carbono equilibra los cuatro orbitales, dando origen a orbitales de energía intermediaria entre 2s y 2p, dando origen al orbital sp3 (que se lee s-p-tres), así llamado

por ser el resultado de la fusión de un orbital s con tres orbitales p. Por tanto se tiene7.8_:

Distribución electrónica del carbono híbrido en sp3

Hibridación sp2

Otras formas de hibridación son explicadas de forma semejante a sp3_{del metano. La}

hibridación sp2_{es realizada cuando uno de los orbitales p no se hibrida. Esto sucede en}

moléculas como la de Eteno, en la cual existe un enlace doble entre carbonos. La estructura de Lewis de esta molécula es algo parecido con9_:

No son todos los orbitales que se hibridan, pues los orbitales híbridos forman apenas enlaces sigma y un enlace pi y es necesaria para el enlace doble entre los carbonos. Su distribución electrónica quedará algo como lo que se ve en las moléculas tetraédricas, trigonal, plana y linear plana (109º,28’) (120º) (180º)10_.

Enlace Sigma: Es un enlace entre dos orbitales atómicos. El enlace sigma puede ser

dada como el enlace entre dos orbitales s, o entre un orbital s y un p, o aún entre dos orbitales p, donde en todos estos casos, los orbitales se interpenetran frontalmente.

Enlace Pi: En química orgánica, enlaces pi (o enlaces π) son enlaces químicos

covalentes en los cuales dos lóbulos de un orbital electrónico interseccionan dos lóbulos de otros orbitales electrónicos. Apenas uno de los planos nodales de aquel orbital pasa por los núcleos involucrados en el enlace. Es el enlace característico de compuestos con dobles o triples enlaces como es el caso del propeno y el etino.

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Figura 2.5 Geometría molecular

Actividad (10 puntos).

Analiza la estructura de los siguientes compuestos orgánicos y determina la hibridación y geometría del átomo de carbono coloreado en rojo en cada caso.

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Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Campeche Producto de evidencia (30%)

Describe con tus propias palabras y esquemas de cómo la teoría del enlace de valencia puede predecir la estructura del agua y del metano.

 Elabora modelos tridimensionales de las moléculas de estos compuestos.

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CICLO ESCOLAR 2020-2021

Elaboración de Modelos

tridimensionales de la estructura de Lewis de sustancias con enlace sencillo, doble y triple. Indicaran sus características como:

Formula química, nomenclatura y propiedades generales

Elaboración de Modelos tridimensionales

Modelo tridimensional Formativa/Sumativa Heteroevaluación 30%

Describe correctamente lo que se le pide 2 puntos Predice correctamente la estructura del metano 2

puntos Predice correctamente la estructura del agua 2

puntos

Desarrolla todos los procedimientos 2

puntos

Llega al resultado correcto 2

puntos Total

ATRIBUTOS: 5.3 Identifica los sistemas y reglas o

principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos.

OBSERVACIONES:

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¿Cómo se forman y nombran los compuestos químicos?

Los compuestos químicos son sustancias formadas por la combinación química de dos o más elementos de la tabla periódica. Los compuestos son representados por una

fórmula química. Por ejemplo, el agua (H2O) está constituida por dos átomos de

hidrógeno y uno de oxígeno. Éstas pueden ser:

 Mínimas: Es una expresión que representa la proporción más simple en la que están presentes los átomos que forman un compuesto químico. Por ello, a veces, se le llama fórmula mínima. En compuestos covalentes, se obtiene simplificando los subíndices de la fórmula, si ello es posible, dividiéndolos por un factor común. Así, la fórmula empírica de la glucosa (C6H12O6) es CH2O, lo cual indica que, por

cada átomo de C, hay dos átomos de H y un átomo de O.

 Moleculares: La fórmula molecular es la fórmula química que indica el número y tipo de átomos distintos presentes en la molécula. La fórmula molecular es la cantidad real de átomos que conforman una molécula. Para hallar la fórmula molecular de un compuesto, se debe tener la fórmula empírica y el peso molecular, ya que se utilizan estas fórmulas: N= Peso fórmula molecular Fórmula molecular = (fórmula empírica) x N.

 Estructurales: La fórmula estructural de un compuesto químico es una representación gráfica de la estructura molecular, que muestra cómo se ordenan o distribuyen espacialmente los átomos. Se muestran los enlaces químicos dentro de la molécula, ya sea explícitamente o implícitamente.

Figura 2.6

3nomenclatura química indicadas por la UIQPA (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada).

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Hay una nomenclatura para los compuestos a base de carbono, (orgánicos) y otra nomenclatura para compuesto inorgánicos, la cuál es la que estudiaremos.

Clasificación de los compuestos inorgánicos

Los compuestos inorgánicos se pueden dividir de acuerdo a la cantidad de elementos que contengan, como:

 Compuestos binarios: éstos están formados por átomos de dos diferentes elementos, ejemplo: NaBr, KI.

 Compuestos ternarios: están formados por átomos de tres elementos diferentes, ejemplo: LiOH, KMnO4 .

 Compuestos cuaternarios: están formados por átomos de cuatro elementos diferentes, ejemplo: (NH4)2CO3, NH4ClO.

De acuerdo con su composición, los compuestos inorgánicos pueden clasificarse como: Compuesto por:

Sales Metal + No metal

Hidruros metálicos Metal + Hidrógeno Óxidos metálicos Metal + Oxígeno

Compuestos inorgánicos Hidróxido Metal + Oxígeno +

Hidrógeno

Oxisales Metal + Oxígeno + No

metal

Hidrácido Hidrógeno + No metal

Oxiácido Hidrógeno + Oxígeno + No

metal

Anhídrido No metal + Oxígeno

Tabla 2.1 Clasificación de compuestos orgánicos

Compuestos binarios  Óxidos metálicos.

Estos compuestos binarios derivan de la unión del oxígeno con un metal: Metal + oxígeno → óxido metálico

Ca (s) * O2 → CaO2

Su fórmula general es:

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Donde le catión puede ser cualquier elemento metálico, y el oxígeno, tiene de carga 2-. Estos óxidos también se conocen como óxidos básicos debido a que en disolución acuosa forman bases o hidróxidos, generalmente estos son sólidos a temperatura ambiente.

Empleando la nomenclatura tradicional se emplea la palabra óxido y de los sufijos -ico y -oso con lo cual se especifica el número de oxidación del catión, escribiéndose el nombre

de la siguiente manera:

óxido + catión/ -ico, oso

También se pueden nombrar bajo la nomenclatura stock, empleando la palabra óxido seguido de la preposición de y el nombre del metal (catión) con su correspondiente número de oxidación en números romanos entre paréntesis, si es necesario; escribiendo el nombre entonces de la siguiente manera:

Óxido + de+ catión (número de oxidación)

Analiza los siguientes ejemplos:

Iones Fórmula Nomenclatura stock Nomenclatura

tradicional

Ca2+_O2- _CaO _{Óxido de calcio} _{Óxido de calcio}

Co3+_O2- _Co

2O3 Óxido de cobalto

(III)

Óxido cobáltico

Fe2+_O2- _FeO _{Óxido de hierro (II)} _{Óxido ferroso}

Tabla 2.2

Actividad (5 puntos)

Completa la tabla siguiente escribiendo los nombres y la fórmula, empleando las dos nomenclaturas anteriores.

Fórmula Nomenclatura stock Nomenclatura tradicional Óxido de oro (III)

SnO2

Óxido mercúrico Óxido de antimonio

(IV) Fe2O3

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Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Campeche  Anhidridos.

Denominados óxidos no metálicos de igual manera, resultan de la combinación de oxígeno con un no metal, en donde el oxígeno tiene número de oxidación de 2-.

No metal + oxígeno → anhídrido Con fórmula general:

Nm+_O2-

Son compuesto químicos covalentes, por su formación de no metales, en la nomenclatura tradicional, los anhídridos emplean los sufijos -ico y -oso y los prefijos per- e hipo- para referirse al estado de oxidación del no metal, y se nombran:

Anhídrido u óxido + per-/hipo- + no metal + -ico/-oso

Analiza la siguiente tabla:

Fórmula Número de oxidación del no metal

Nomenclatura tradicional

Cl2O 1+ Anhídrido hipocloroso u

óxido hipocloroso

Cl2O3 3+ Anhídrido cloroso u óxido

cloroso

Cl2O5 5+ Anhídrido clórico u óxido clórico

Cl2O7 7+ Anhídrido perclórico u óxido

perclórico Tabla 2.3

La nomenclatura stock estructura el nombre de la siguiente manera:

Óxido + de + no metal (número de oxidación)

Analiza los nombres para anhídridos empleando stock. Fórmula Número de oxidación

del no metal

Nomenclatura tradicional

Cl2O 1+ Óxido de cloro (I)

Cl2O3 3+ Óxido de cloro (III)

Cl2O5 5+ Óxido de cloro (V)

Cl2O7 7+ Óxido de cloro (III)

(33)

Estados de oxidación más comunes para los no metales que se combinan con oxígeno

Carbono Nitrógeno Arsénico Bromo Cloro Yodo

C2+ _N+ _As3+ _Br+ _Cl+ _I+ C4+ _N2+ _As5+ _Br3+ _Cl3+ _I3+ N3+ _Antimonio _Br5+ _Cl5+ _I5+ N4+ _Sb3+ _Br7+ _Cl7+ _I7+ N5+ _Sb5+ Actividad (5 puntos)

Escribe el nombre o la fórmula según sea el caso: Sb2O5 Anhídrido peryódico Cl2O7 Óxido de bromo (V) NO2  Hidruros metálicos

Estos compuestos binarios son un caso particular, en el que un metal (catión) se une con el hidrógeno en su forma aniónica (H-_):

Metal + hidrógeno → hidruro metálico Ca(s) + H2 → CaH2

Su fórmula general es:

MHn

Los hidruros se combinan con cationes metálicos, principalmente de la familia de los metales alcalinos y alcalinotérreos, para formar compuestos binarios.

El hidrógeno por su mayor electronegatividad en comparación a los elementos metálicos con los que interacciona adquiere carga de 1-, generalmente son compuestos sólidos que reaccionan de manera violenta con sustancias ácidas.

Se nombran de manera tradicional empleando la palabra hidruro y las terminaciones -ico,

-oso indicando con ello el número de oxidación del catión, escribiéndose entonces: Hidruro + catión/-1co, -oso

Si se emplea la nomenclatura stock entonces se escribiría la palabra hidruro seguida de la preposición de y el nombre del catión junto con su estado de oxidación en números romanos dentro de paréntesis, si es necesario, escribiéndose entonces:

(34)

Iones Fórmula Nomenclatura stock Nomenclatura

tradicional

Na+_H- _NaH _{Hidruro de sodio} _{Hidruro de sodio}

Fe2+_H- _FeH

2 Hidruro de hierro (II) Hidruro ferroso

Sn4+_H- _SnH 4 Hidruro de estaño (IV) Hidruro estánnico Tabla 2.5 Actividad (5 puntos)

Relaciona las siguientes columnas con el nombre o la fórmula correspondiente.

a. Hidruro plúmbico CuO ( )

b. AlH3 Hidruro de litio ( )

c. Hidruro de cobre (II) PtH4 ( )

d. LiH PbH4 ( )

e. Hidruro de platino (IV) Hidruro de aluminio ( )

 Hidrácidos.

Son compuestos inorgánicos formados por hidrógeno y un no metal: Hidrógeno + no metal → hidrácido

H2(g) + Br2(l) → 2HBr(g)

Con fórmula general:

H+_(X)m-

donde Xm-_{puede ser cualquier elemento no metálico y H}+ _{es el ión hidrógeno.}

Las disoluciones acuosas de los hidrácidos poseen las mismas características que as de oxiácidos.

La nomenclatura tradicional es la más común para nombrarlos, escribiendo la palabra

ácido y posteriormente el nombre del anión, cambiando la terminación uro por la

terminación hídrico, escribiéndose:

Ácido + no metal + hídrico.

Si se emplea la nomenclatura stock, el nombre se forma:

(35)

Fórmula Nomenclatura stock Nomenclatura tradicional HI Yoduro de hidrógeno Ácido yodhídrico HSe2 Selenuro de hidrógeno Ácido selenhídrico HCl Cloruro de hidrógeno Ácido clorhídrico Tabla 2.6 Actividad (5 puntos)

Escribe la fórmula química o el nombre de los siguientes hidrácidos, según sea el caso: Fórmula Nomenclatura stock Nomenclatura

tradicional HBr Sulfuro de hidrógeno HF Cloruro de hidrógeno HCl  Sal binaria.

Son los compuestos iónicos más simples, y resultan de la combinación de un metal con un no metal, y se forman de la reacción de un acido con una base, produciendo la sal y agua como productos:

Ácido + Base → Sal + Agua

El elemento metálico se encuentra como catión (Mn+_{), y el elemento no metálico como}

anión (Xm-_{), donde el superíndice n+ corresponde a la carga del catión, y el superíndice}

m- al anión.

Mn+_Xm-

Los nombres de los cationes deben seguir las siguientes reglas:

a. Los cationes provenientes de los metales se nombran igual que el elemento metálico de origen:

(36)

b. Si el ion metálico posee más de un número de oxidación, este número se indicará entre paréntesis en número romano (nomenclatura stock).

Fe2+ _{ion fierro(II), Fe}3+ _{ion fierro(III).}

Puede nombrarse también a los cationes de mas de un número de oxidación de manera tradicional, añadiendo la terminación -oso al ion de menor numero de oxidación e -ico al de mayor número de oxidación:

Fe2+ _{ion ferroso, Fe}3+ _{ion férrico.}

c. Hay cationes que están formados por la unión de dos no metales (molécula

cargada), la cual se comporta como catión, para nombrarlos, se utiliza el nombre del compuesto y se añade la terminación -io:

NH3 amoniaco (compuesto de procedencia) y se nombra como catión NH4+ ion amonio

Tabla con cationes más comunes: Cationes con carga 1+ y

número de oxidación 1

Cationes con carga 2+ y número de oxidación 2

Li+ _{Ion litio} _Be2+ _{Ion berilio}

Na+ _{Ion sodio} _Mg2+ _{Ion magnesio}

K+ _{Ion potaio} _Ca2+ _{Ion calcio}

Rb+ Ion rubidio Sr2+ _{Ion estroncio}

Cs+ _{Ion cesio} _Ba2+ _{Ion bario}

Ag+ _{Ion plata} _Zn2+ _{Ion cinc}

Cu+ _{Ion cobre(I), ion cuproso} _Cd2+ _{Ion cadmio}

NH4+ Ion amonio Co2+ Ion cobalto

Cationes con carga 2+ y número de oxidación 2

Cationes con carga 3+ y número de oxidación 3 Fe2+ _{Ion hierro(II), ion ferroso} _Al3+ _{Ion aluminio}

Cu2+ _{Ion cobre(II), ion cúprico} _Cr3+ _{Ion cromo(III), Ion crómico}

Mn2+ _Ion _{manganeso(II),} _ion

manganoso

Fe3+ _{Ion hierro(III), ion férrico}

Hg22+ Ion mercurio(I), ion mercuroso Au3+ Ion oro(III), ion áurico

Hg2+ _{Ion mercurio(II), ion mercúrico} _{Cationes con carga 4+ y}

número de oxidación 4

Ni2+ _{Ion niquel(II), ion niqueloso} _Pt4+ _Ion _platino(IV), _ion

platínico Pb2+ _{Ion plomo(II), ion plumboso} _Si4+ _{Ion silicio(IV)}

Sn2+ _{Ion estaño(II), ion estannoso}

Cr+ _{Ion cromo(II), ion cromoso}

Pt2+ _{Ion platino(II), ion platinoso}

(37)

Para los aniones, las reglas son similares.

Las sales binarias se constituyen por aniones monoatómicos cuyos nombres se forman a partir del nombre del elemento con la terminación -uro.

Aniones con carga 1- y número de oxidación -1

Aniones con carga 2- y número de oxidación -2

F- _{Ion fluoruro} _S2- _{Ion sulfuro}

Cl- _{Ion cloruro} _Se2- _{Ion selenuro}

Br- _{Ion bromuro} _Te2- _{Ion telururo}

I- _{Ion yoduro} _{Aniones con carga 3+ y}

Número de carga -3

CN- _{Ion cianuro} _N3+ _{Ion nitruro}

Tabla 2.8

Analicemos el siguiente ejemplo sobre el nombre de CuF2:

 Separa la sal en iones: Cu2+_{y F}

- Identifica catión y anión usando las tablas anteriores

 El nombre se escribe de la siguiente manera: nombre del anión, preposición de y nombre del catión quedando su nomenclatura: fluoruro de cobre (II).

Si se emplean las terminaciones -oso e -ico, no se usa la preposición de.

Recuerda: al escribir los nombres de los compuestos debes tomar en cuenta que primero

debes identificar los iones que lo conforman, que los subíndices 1 no se escribes y que la fórmula tendrá que reasentarse en u mínima expresión:

Fe2S2 se simplifica a FeS y se nombra Sulfuro de hierro (II) o sulfuro ferroso.

Actividad (5 puntos)

Escribe la fórmula o el nombre de los siguientes compuestos: 1. Fluoruro de cobre(II) 2. Selenuro de bario 3. Bromuro de amonio 4. Yoduro de manganeso(II) 5. NaCl 6. ZnS

(38)

Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Campeche 7. SnBr2 8. CoN 9. AuN 10. SrTe Producto de evidencia (30%)

1.- Escribe el nombre (tradicional o Stock) de los siguientes compuestos.

Nombre Nomenclatura empleada

Ni2O3

K2O

H2Se

Cl2O5

SnH4

2.- De los siguientes compuestos químicos:

 Escribe su fórmula química

 Identifica el catión y el anión de cada uno de ellos

Fórmula Catión Anión

Yoduro de zinc Ácido selenhídrico Anhidrido clórico Óxido niquelico Hidruro de platino(IV)

Para conocer más sobre la nomenclatura de los compuestos ternarios y cuaternarios, puedes consultar los siguientes enlaces:

https://www.uaeh.edu.mx/docencia/P_Presentaciones/b_atotonilco_t ula/2015/unidad_5_formulacion_quimica.pdf http://repositoriogeneral.unam.mx/app/webroot/digitalResourcesFiles/ 442/1086_20160414_130311.140954/Material_didactico_de_apoyo_ para_la_nomenclat

(Actividades de aprendizaje)

(39)

CICLO ESCOLAR 2020-2021

Ejercicio de casos donde los alumnos identifiquen nomenclatura a partir de la formula o viceversa, de 10 compuestos químicos (óxidos, hidrácidos, y sales binarias.)

Ejercicios de nomenclatura compuestos químicos.

Ejercicios Formativa Heteroevaluación 10%

Identifica correctamente lo que se le pide 2 puntos

Utiliza la simbología química adecuada 2

puntos Identifica y comprende la formación de

compuestos

2 puntos Comprende la importancia de la nomenclatura 2

puntos Identifica el tipo de nomenclatura empleada 2

puntos Total

ATRIBUTOS: 5.2 Ordena información de acuerdo con

categorías, jerarquías y relaciones

OBSERVACIONES:

(40)

Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Campeche FUENTES DE INFORMACIÓN LIBRO QUÍMICA

 Imágenes 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9_{tomadas de}

https://www.ejemplos.co/40-ejemplos-de-isotopos/#ixzz6youeDyuh

 http://www.quimicafisica.com/tabla-periodica-mendeleiev.html imagen 2.2 tabla periódica de mendeliev

 https://quimica.laguia2000.com/enlaces-quimicos/teoria-del-enlace-de-valencia

 https://curiosoando.com/metaloides Imagen 2.3 tabla periódica

 Bolívar, Gabriel. (19 de mayo de 2021). Hibridación química. Lifeder. Recuperado de https://www.lifeder.com/hibridacion-quimica/.