1.1 SISTEMAS HOMOGÉNEOS Y HETEROGÉNEOS 11

1.1.1 Mezclas 13

1.1.2 Dispersiones 13

1.2 SOLUCIONES 26

1.2.1 Concentración 27

1.2.2 Porcentaje en Masa 27

1.2.3 Porcentaje en Volumen 29

1.2.4 Molaridad 30

1.2.5 Separación de Constituyentes de Mezclas 34

1.3 CONCEPTO DE ELEMENTO 58

1.4 COMPUESTOS 66

67

RECAPITULACIÓN ACTIVIDADES INTEGRALES 68 AUTOEVALUACIÓN ₇₅

CAPÍTULO 2. CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS 81 83

PROPÓSITO

2.1 CARACTERIZACIÓN DE LOS ELEMENTOS 85

2.1.1 Propiedades Físicas 86

2.1.2 Propiedades Químicas 86

2.1.3 División de los Elementos 86

2.1.4 Alotropía 88

2.2 CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS 96

2.2.1 Las ideas básicas de Mendeleiev 99 a) Cuerpo simple-molécula y elemento-átomo 99 b) Las “valencias” de los elementos 99 c) Similitud y diferencia 100

2.3 LA TABLA PERIÓDICA 103

2.3.1 Metales y no metales 104

2.4 LOS PRINCIPALES GRUPOS O FAMILIAS

111

2.4.1 Metales Alcalinos 111

2.4.2 Metales Alcalinotérreos 113

2.4.3 Halógenos 115

2.4.4 Aplicaciones de la Tabla Periódica

116

2.5 METALES Y NO METALES MÁS IMPORTANTES

119

RECAPITULACIÓN 140

ACTIVIDADES INTEGRALES 141

AUTOEVALUACIÓN ₁₄₅ RECAPITULACIÓN GENERAL 147 ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN 148 AUTOEVALUACIÓN 150 GLOSARIO 152 BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA 156

I N T R O D U C C I Ó N

Sin lugar a duda, en todo lo que va de nuestra vida hemos tenido contacto con algún tipo de mezcla y/o sustancias, tales como el aire que respiramos, los refrescos, etc.

Por lo tanto, en este fascículo identificarás qué es un elemento y sus diferentes clasificaciones, a partir de la caracterización de las mezclas y de las sustancias puras; esto te servirá para poder explicar la estructura de la materia.

El fascículo que lleva como nombre “MEZCLAS, COMPUESTOS Y ELEMENTOS” se divide en dos capítulos:

Dentro del primer capítulo abordaremos las propiedades más importantes de los sistemas de dispersión. Posteriormente te daremos a conocer los elementos necesarios para poder calcular en una concentración: porcentaje de masa, porcentaje de volumen y concentración molar. Por otro lado, identificarás diferentes métodos para separar mezclas. Como tercer aspecto, haremos un recorrido histórico sobre el concepto de “Elemento”. Por último, nos enfocaremos a la clasificación de los compuestos (binarios y terciarios).

En el segundo capítulo se revisarán algunas propiedades de los elementos con el fin de caracterizarlos y se realizará un recorrido histórico por las diferentes clasificaciones hasta llegar a las tablas periódicas de uso común, ya que por medio de su estudio se puede establecer una forma sistemática del conocimiento de las propiedades de los elementos, su división en metales y no metales, su comportamiento químico y la nomenclatura de los compuestos que forman.

C A P Í T U L O 1

MEZCLAS, COMPUESTOS Y ELEMENTOS

1.1 SISTEMAS HOMOGÉNEOS Y HETEROGÉNEOS.

1.1.1 Mezclas.

1.1.2 Dispersiones.

1.2 SOLUCIONES

1.2.1 Concentración.

1.2.2 Porcentaje en Masa.

1.2.3 Porcentaje en Volumen.

1.2.4 Molaridad.

1.2.5 Separación de Constituyentes de Mezclas.

1.3 CONCEPTO DE ELEMENTO

1.4 COMPUESTOS

P R O P Ó S I T O

El presente fascículo tiene como finalidad darte a conocer las características de Mezclas, Compuestos y Elementos; para que observes que en nuestra vida diaria interactuamos con un gran número de estos elementos y que en casos excepcionales hay sustancias puras, por ello es importante:

QUÉ: Conozcas la importancia de Mezclas, Compuestos y Elementos.

A TRAVÉS DE: Los distintos métodos de separación de las mezclas y con ello determinar qué compuestos y elementos lo constituyen, así como las características de elementos y compuestos químicos.

PARA QUÉ: Adquieras conocimientos que te lleven a comprender que en tu vida diaria existen mezclas y compuestos que te rodean y muy pocos son sustancias puras.

CAPÍTULO 1. MEZCLAS, COMPUESTOS Y ELEMENTOS

1.1 SISTEMAS HOMOGÉNEOS Y HETEROGÉNEOS

En Química de denomina sistema a una porción del Universo que se aisla para su estudio, sistemas que pueden ser homogéneos y heterogéneos.

Un sistema homogéneo es aquél que posee idénticas propiedades físicas en toda su extensión debido a que sus constituyentes, por su composición y estructura interna, se encuentran uniformemente mezclados entre sí. Por lo tanto, no se distinguen superficies de separación, fases o entrecaras entre sus constituyentes; por ejemplo: el aire, el alcohol mezclado con agua o una porción de sal disuelta en agua.

Figura 1. Sistema homogéneo.

Un sistema heterogéneo es aquél que no es uniforme por completo, ya que presenta porciones con ciertas propiedades físicas distintas, porciones limitadas por fases o entrecaras que difieren por su composición y estructura interna; por ejemplo: lodo, conjunto agua-aceite, nube de polvo, mezcla de hierro, arena, agua y hielo.

Figura 2. Sistemas heterogéneos

Una porción físicamente distinta de materia que es uniforme en su composición y propiedades se llama fase. x Los materiales homogéneos consisten en una sola fase. x Los materiales heterogéneos consisten en más de una fase.

Figura 3. Separación de fases en un sistema heterogéneo.

Nota. Debe observarse que en determinados casos no es fácil descubrir la naturaleza homogénea o heterogénea de un sistema o de un cuerpo. Para que un sistema sea calificado como heterogéneo no es necesario que sus constituyentes tengan distinta composición química. Así, un sistema de agua líquida y pedazos de hielo se considera heterogéneo, a pesar de que el agua y el hielo tienen la misma composición química.

En ciertos casos, para observar la verdadera naturaleza homogénea o heterogénea se necesita recurrir a medios auxiliares de observación, como las lupas y el microscopio; por ejemplo, en el examen de las finísimas partículas de arcilla en el agua turbia.

 

1.1.1 MEZCLAS

Mezcla es un cuerpo heterogéneo resultado de la unión física de dos o más sustancias puras (elementos o compuestos), que al hacerlo conservan sus propiedades individuales. La composición de las mezclas es variable y sus constituyentes se pueden separar fácilmente por medios físicos.

Los alimentos y muchos vestidos que utiliza el hombre, así como el aire que respira, su sangre misma y sus huesos son mezclas, en las que ninguno de sus componentes está unido atómicamente para formar una sustancia nueva. El aire, por ejemplo, se compone principalmente de nitrógeno y oxígeno; pero cada gas conserva sus características independientes y, con equipo adecuado, se pueden separar de la mezcla mediante procesos puramente físicos.

1.1.2 DISPERSIONES

Si en un sistema heterogéneo los componentes se encuentran “bien mezclados”, se dice que tiene una dispersión, puesto que un componente se encuentra disperso en el seno de otro. Se ha establecido que el componente que se encuentra en menor cantidad, se denomine dispersado y el que se encuentra en mayor proporción se llame dispersante.

Heterogéneas agregados (dos fases) suspensiones coloides

Dispersiones Homogéneas soluciones(una fase)

La principal diferencia entre las diversas dispersiones es el tamaño de las partículas de la fase dispersa.

En una solución, las partículas son aproximadamente del tamaño de las moléculas del soluto, es decir, del orden 1 x 10^-7 cm.

Como se observa, no existe frontera precisa entre suspensión coloide y solución. La diferencia entre las dispersiones no reside sólo en el tamaño de las partículas dispersas, aunque sea el carácter principal, sino también en las propiedades especiales de dichas dispersiones. A continuación en la tabla 1, podrás observar las diferentes propiedades de éstas.

Tabla 1. Propiedades de las dispersiones

Dispersión	Dos fases		Una fase
Propiedad	Suspensión	Coloide	Solución
Tamaño (cm)	Mayor de 2 x 10-5	Entre 10-7 y 10-5	Menor de 10-7
Visibilidad	A simple vista, o con un microscopio	Con ultramicroscopio	No visible
Sedimentación	Rápida	Lenta	Nula
Posibilidad de absorción	Muy pequeña	Muy grande	No hay
Movilidad ninguna	Ninguna	Browniana	Molecular o iónica
Filtración	Con papel filtro	Con membranas semipermeables
Efectos sobre propiedades coligativas	Ninguno	Ligero	Grande
Efecto Tyndall	Ninguno	Existe	Ninguno
Color	Muy oscuro	Intermedio	Translúcido
Carga eléctrica	Ninguna	Alguna carga	Moléculas no, iones sí
Área superficial	Muy pequeña	Grande	Muy grande

Los agregados son sistemas de dispersión heterogénea en los cuales las fases se encuentran asociadas y se distinguen a simple vista; así tenemos al granito y el mármol como ejemplos. Este tipo de dispersiones, cuyas partículas son mayores de 2×10^-4 cm, se consideran mezclas.

Hay muchas clases de sustancias que no se disuelven por completo en el medio dispersante, tal es el caso de las emulsiones y las suspensiones, mezclas que con el paso del tiempo terminan por mostrar una separación entre las fases dispersa y dispersora; se deposita o sobrenada finalmente la primera (formación de precipitados).

Si agitamos una mezcla de agua, arena y cemento, obtenemos una mezcla turbia; si se pone en reposo se “asientan” los materiales sólidos. A este tipo de mezclas se les llama suspensiones, siendo las más comunes: leche de magnesia, agua turbia, chocolate en agua, crema de elote, pigmento de las pinturas, las tolvaneras, lechada de cal, etcétera.

Las emulsiones se obtienen por mezcla y agitación prolongada de líquidos no miscibles entre sí, como el agua y el aceite, elementos que al dejarlos en reposo acaban por separarse en dos capas. Una emulsión se define como toda dispersión formada por dos sustancias líquidas no miscibles, una de las cuales se halla dispersa en la otra en forma de gotas pequeñísimas, de 10^-4 a 10^-5 cm. Emulsiones conocidas son: leche, mayonesa, crema, mantequilla, aderezos para ensaladas, insecticidas con base en petróleo, aceite de hígado de bacalao, etcétera.

La separación de emulsiones tiene mucho uso en la industria; por ejemplo, en la separación de la mantequilla de la leche, la del petróleo y el agua en los pozos petroleros, en la industria de lavado al separar la grasa y la suciedad de la ropa, etcétera.

Cuando se quiere que una mezcla conserve su estado de emulsión se utilizan agentes emulsionantes, como, la yema de huevo, emulsionante de muchas salsas semilíquidas. Otros agentes emulsionantes son las soluciones jabonosas y detergentes, que hacen que la grasa y el agua se emulsionen, lo que permite la limpieza de trastos y ropa.

Coloide del griego Kolla “cola” y eidos “semejante”, que significa “especie de cola”, ya que primero se aplicó a sustancias tales como cola de pegar, gelatina, jaleas, albúminas, engrudo de almidón y otros compuestos orgánicos integrales de los seres vivos. Los coloides son muy importantes en la industria, como por ejemplo, en el comportamiento de los plásticos; el hule, las pinturas, el cemento, la cerámica, los detergentes y los aerosoles se relacionan también de alguna manera con los coloides.

Los coloides son dispersiones heterogéneas de dos fases intermedias entre soluciones y precipitados, con partículas dispersas de tamaño comprendido entre 10^-4 y 10^-7 cm, no sedimentables por la gravedad, dotadas de movimiento browniano¹, que presentan el fenómeno de Tyndall², con fases no separables por métodos mecánicos ordinarios.

Las soluciones coloidales son opalescentes (semitransparentes), en las cuales las partículas de los coloides (micelas) tienen mayor tamaño que las moléculas o iones que forman las disoluciones; sin embargo, no son tan grandes como para agruparse firmemente, cosa que ocurre en una suspensión.

Las partículas dispersas de los coloides son tan grandes que cabe preguntarse ¿por qué no se precipitan (sedimentan) inmediatamente en la solución?, aunque se ha descubierto que cada partícula individual (micela) está dotada de movimiento zigzagueante browniano, mediante el cual las partículas coloidales se mantienen en suspensión. Además, las partículas coloidales son aptas para dispersar la luz, de tal manera, que en su interior se puede ver la trayectoria brillante de la luz, lo que las distingue de una solución verdadera que no desvía los rayos luminosos, fenómeno que se conoce como efecto Tyndall.

¹ En honor de Robert Brown (1773-1858), quien descubrió este tipo de movimiento al estudiar los orgános de polen suspendidos en el agua.

² En honor de John Tyndall (1829-1893), quien fuera el primero en observarlo.

Figura 4. Efecto Tyndall.

La importancia de los coloides radica en que todos los sistemas biológicos son coloidales en cierta medida. Se sabe que la célula viva depende de partículas coloidales en el protoplasma (solución coloidal como lo son la sangre y otros fluidos en el organismo) para realizar sus funciones químicas de crecimiento y metabolismo.

Una de las funciones de la célula consiste en separar suspensiones mediante el proceso de diálisis, el cual es de gran utilidad pues separa nuevos materiales suspendidos. Con membranas de tipo adecuado es factible la separación entre dos materiales suspendidos, dado que se aprovecha la diferencia de tamaño de sus partículas.

ACTIVIDAD DE REGULACIÓN

Completa la siguiente tabla con la información que se te pide: explica cada uno de los conceptos y ejemplifícalos.

MEZCLA	CARACTERÍSTICAS	EJEMPLO
Solución
Agregados
Suspensiones
Emulsiones
Coloides

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 1

“CARACTERÍSTICAS DE SOLUCIONES, SUSPENSIONES Y COLOIDES” (OBLIGATORIA).

Objetivo

Mediante una actividad experimental el estudiante identificará las características de las soluciones, las suspensiones y los coloides por medio de su apariencia.

Material	Sustancias
☞ 8 vasos de precipitados de 100 mL	☞ agua	☞ sal común (NaCl)
☞ 3 vidrios de reloj	☞ horchata	☞ crema de leche
☞ 1 mechero de Bunsen	☞ mayonesa	☞ gelatina en polvo
☞ 1 tripié	☞ pintura de aceite	☞ arcilla
☞ 1 agitador de vidrio	☞ alcohol

Procedimiento experimental

Numera cada uno de los vasos de precipitados y en cada uno coloca la sustancia que le corresponda, apóyate en la tabla 2.

Tabla 2.

VASO	SUSTANCIAS
No.
1 2 3 4 5 6 7 8	Agua y sal común, agitar hasta disolución total Agua y horchata, agitar hasta disolución total Crema de leche Mayonesa Gelatina en polvo y agua caliente, agitar hasta su total disolución Alcohol y agua, agitar Arcilla y agua, agitar Pintura de aceite, agitar

Ahora te presentamos la tabla 3, así como una secuencia de ilustraciones del procedimiento experimental. Apóyate en éstas para realizar la práctica.

Tabla 3. Comparación de las propiedades de las soluciones, de las suspensiones y de los coloides

	Soluciones		Suspensiones		Coloides
x	No se sedimentan	x	Se sedimentan en	x	No se sedimentan.
x x x	Pasan a través de papel filtro ordinario. Pasan a través de una membrana. No dispersan la luz.	x x x	reposo. Se separan mediante papel filtro ordinario. Se separan mediante una membrana. Dispersan la luz.	x x x	Pasan a través de papel filtro ordinario. Se separan mediante una membrana. Dispersan la luz.

Registro de Observaciones

Hipótesis

Con base en la tabla 1 realiza lo siguiente:

Clasifica como agregados, soluciones, suspensiones y coloides cada una de las muestras experimentales.

1. 2.

3. 4.

5. 6.

7. 8.

Conclusión

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 2

“CARACTERÍSTICAS DE DISOLUCIONES, SUSPENSIONES Y COLOIDES”

Objetivo

Identificar las características de diferentes sustancias de uso cotidiano, mediante la observación de su comportamiento para clasificarlas en disoluciones, coloides o suspensiones.

Cuestionario de conceptos antecedentes

1) ¿Qué características presentan las disoluciones?.

2) Escribe tres características de los coloides.

3) ¿Cuáles son las características de las suspensiones?.

4) ¿ Qué es el efecto Tyndall?.

5) ¿ Qué dispersiones presentan movimiento browniano?.

Hipótesis

Elabora tu hipótesis a partir de la siguiente pregunta:

De acuerdo a las características de las disoluciones, los coloides y las suspensiones, ¿Cómo se clasificarán las sustancias?.

¿Qué necesitas?
Materiales	Sustancias *
☞ 10 Vasos de precipitados de 100 mL	☞ 300 mL de agua
☞ 3 Vidrios de reloj	☞ 35 mL de jarabe de horchata
☞ 1 Mechero de Bunsen	☞ 5 g de sal (cloruro de sodio)
☞ 1 Soporte universal	☞ 50 g de crema de leche
☞ 4 Agitadores de vidrio	☞ 50 g de mayonesa
☞ 1 Tela de alambre con asbesto	☞ 10 g de gelatina en polvo
☞ 1 Embudo de tallo corto	☞ 35 mL de alcohol (etanol)
☞ 8 Tramos de papel filtro	☞ 15 g de arcilla
☞ 1 Lámpara de pilas	☞ 70 mL de pintura de aceite
☞ 1 Anillo metálico

* Las cantidades pueden ser aproximadas ya que la actividad es cualitativa.

Prevención y seguridad

Las indicadas para el trabajo con material de vidrio y mechero de gas.

Etanol.- Líquido incoloro, muy volátil, inflamable, de olor agradable y poco tóxico por ingestión.

¿Cómo hacerlo?

Numera los vasos del 1 al 8 y coloca las sustancias en ellos como se indica.

50 ml de agua y 5g de cloruro de sodio

50g de crema

50 ml de agua caliente y 10g de gelatina en polvo

50 ml de agua y

15g de arcilla 50 ml de agua y 35 ml de jarabe de horchata

50g de mayonesa

50 ml de agua y35 ml de alcohol

70 ml de pintura de aceite

Figura 6

Precaución

Recuerda que el alcohol es inflamable no lo acerques al mechero encendido.

Deja en reposo unos 5 minutos los vasos de precipitados, con las sustancias y observa cuales sedimentan. Registra tus observaciones.

Has incidir la luz de la lámpara en cada uno de los vasos que contienen las sustancias, como lo muestra la imagen y anota tus observaciones.

Figura 7

Finalmente filtra cada una de las mezclas y registra el resultado.

Eliminación de desechos.

Las siguientes sustancias las debes desechar por la tarja con suficiente agua:

-Horchata – Crema

-Sal – Mayonesa

-Etanol – Gelatina

Los papeles filtro los debes tirar en el cesto para basura y el contenido de la arcilla, colócalo en el recipiente que te indique el responsable del laboratorio.

La pintura deposítala en otro recipiente, el cual deberá indicarte el responsable del laboratorio, para eliminar adecuadamente los desechos y así no contaminar.

Registro de observaciones

Registra en la siguiente tabla tus observaciones.

No. de vaso	Sedimentan SÍ/NO	Presentan efecto	Se separan por
		Tyndall SÍ/NO	filtración SÍ/NO
1
2
3
4
5
6
7
8

Cuestionario de reflexión

De acuerdo a las características observadas en cada mezcla, clasifícalas en disoluciones, coloides o suspensiones. Utiliza la siguiente tabla.

DISOLUCIONES	COLOIDES	SUSPENSIONES

Conclusiones

Contrasta tu hipótesis con la clasificación a la que llegaste y elabora tus conclusiones.

EXPLICACIÓN INTEGRADORA

Hasta este momento ya conoces:

1.2 SOLUCIONES

Las soluciones son dispersiones homogéneas en donde el medio dispersante, llamado disolvente, y el disperso, llamado soluto, forman una sola fase. El soluto y el disolvente, en una solución existen como moléculas o como iones; en consecuencia, el soluto no puede observarse ni con el ultramicroscopio. Se puede decir que la dispersión es transparente.

Las soluciones se clasifican de acuerdo con su estado físico en: gaseosas, líquidas y sólidas. Un ejemplo de solución gas-gas es el aire; una solución líquida se obtiene, con alcohol en agua, el vinagre, el tequila, etc., y solución sólida podría ser una aleación metálica como el latón, el bronce, el oro de 14 quilates, etcétera.

Las soluciones líquidas son las más comunes y probablemente las más elementales para la Química, debido a que el agua es el disolvente más importante; sin embargo, existen otros líquidos como la gasolina, el éter, el alcohol, el benceno, el tetracloruro de carbono y el tolueno, que también se utilizan como disolventes.

Como ya se ha dicho, toda solución está formada de dos componentes: el soluto y el disolvente.

 El soluto es la sustancia que dentro de una solución se encuentra presente en menor proporción.

 El disolvente es la sustancia más abundante dentro de una solución.

Figura 8. Representación de una solución.

1.2.1 CONCENTRACIÓN

Una característica de gran importancia en una solución es su concentración. Ésta es la relación entre la cantidad de soluto disuelto en una cantidad dada de disolvente, por ejemplo:

 Si la cantidad de soluto es relativamente baja, se tendrá una solución diluida.

 Si la cantidad de soluto es relativamente alta, se tendrá una solución concentrada.

 Si se tiene disuelta la máxima cantidad de soluto se tendrá una solución saturada.

 Si la cantidad de soluto está en exceso, se tendrá una solución sobresaturada (puede ocurrir en condiciones muy especiales de equilibrios metaestables).

La terminología anterior es vaga y arbitraria, por lo cual al ser variable la composición de una solución, es necesario especificar de manera numérica la concentración del soluto. Así, la concentración llegará a expresarse entre otras formas en: porcentaje de masa, porcentaje de volumen y concentración molar.

Tabla 4. Algunas formas de expresar la concentración

Concentración	Fórmula	Unidades	Observaciones
Porcentaje en masa	% P = a x b 100		La masa de la disolución (b) debe estar en gramos.
Porcentaje en volumen	% Pv = v x V 100		Debe tenerse en cuenta la densidad y concentración del soluto.
Molaridad	M = W PM x V	mol litro	El volumen debe estar expresado en litros.

1.2.2 PORCENTAJE EN MASA

El porcentaje en masa se refiere a la relación que hay entre 100 veces la masa del soluto dividido entre la masa total de la solución.

Una solución alcohólica al 2% en masa de yodo está compuesta de 2 g de yodo por cada 98 g de alcohol.

Una solución acuosa al 10% en masa de sal contiene 10 g de sal por cada 90 g de agua.

Para calcular el porcentaje de masa se utiliza la fórmula:

a x 100

% P =

b

donde:

% P = porcentaje de masa

a = masa de soluto

b = masa total de solución

Ejemplo 1

Una solución tiene una masa total de 200 g y contiene 30 g de NaOH. ¿Cuál es el porcentaje en masa de NaOH?

a x 100 30 g x 100



% P = = 15% b 200 g 

Ejemplo 2

Se mezclan 55 g de AgNO3 con agua y se obtiene una masa de solución de 240 g. Calcular el porcentaje en masa del nitrato de plata.

a x 100 55 g x 100



% P = = 22.9 % b 240 g 

Ejemplo 3

Una solución contiene 28% de NaCI y su masa total es de 310 g. ¿Cuál es la masa del

soluto?
	% P =	a x 100	a	p x b	28 x 310 g	= 86.8 g.
		b		100	100

1.2.3 PORCENTAJE EN VOLUMEN

El porcentaje en volumen de una solución es el número de mililitros del soluto que se encuentra en 100mL de disolución.

Una solución acuosa al 15% en volumen de alcohol contiene 15 mL de alcohol por cada 85 mL de agua.

Una solución acuosa al 25% en volumen de HCI concentrado, contiene 25 mL de HCI acuoso y 75 mL de agua.

Para calcular el porcentaje en volumen se utiliza la fórmula:

Vs x 100

% Pv =

Vsol

donde:

% Pv = por ciento en volumen Vs = volumen del soluto Vsol = volumen total de la solución.

Ejemplo 1

Si mezclamos 30 mL de alcohol y 25 mL de éter. Al calcular el porciento de volumen de ambos componentes de la mezcla, obtendremos:

% Pv =	Vs x 100	30 mL x 100	= 54.54% (para el alcohol)
	Vsol	55 mL
% Pv =	Vs x 100	25 mL x 100	= 45.45% (para el éter)
	Vsol	55 mL

Ejemplo 2

Si mezclamos 40 mL de benzol, 50 mL de alcohol y 70 de éter. Al calcular el porcentaje de los tres compuestos de la mezcla, obtendremos:

40 mL x 100 % Pv =

= 25% (de benzol)160 mL

50 mL x 100 % Pv =

= 31.25% (de alcohol)160 mL

70 mL x 100 % Pv = = 43.75% (de éter)

Ejemplo 3

Si se diluyen 80 mL de alcohol en un litro de agua. El porcentaje de alcohol que obtendremos en la mezcla es de:

Vs x 100 80 mL x 100 Pv =

= 7.4% (para el alcohol)Vsol 1080 mL

1.2.4 MOLARIDAD

Una solución molar es aquélla que tiene una mol de soluto por litro de solución. Se simboliza con la letra C. solución

moles de soluto

Concentración molar = C = ⁿ

volumen de solución V

Nota. C se utiliza para concentración molar como variable física.

En el fascículo 1 se trató el concepto de mol, veíamos que para calcular el número de moles se empleaba, n = m/PM, valor que se sustituye en la ecuación de la concentración molar.

n mPM m/

C = = V V PM x V

Nota. En este fascículo se utiliza M como masa molar y m (masa) en lugar de w (weight).

Ejemplo 1

¿Cuál es la concentración molar de una solución que contiene 34 g de AgCl en un volumen total de 400 mL?. Datos: Fórmula

mm = 34 g C = PMxV 34 g mol

PM de AgCl = 143.5 g/mol C = = 0.592 ó 0.592M.

143.5 g/mol x 0.4 L L



V = 400 mL = 0.4 L

Nota. La unidad “mol/L” se acostumbra expresar como M, que se lee “molar”.

Ejemplo 2

Se disuelven 180 g de KBr en agua, se obtiene 1 400 mL de solución. ¿Cuál será la concentración molar de la mezcla?. Datos: Fórmula

mm = 180 g C = PM x V 180 g  mol

PM de KBr = 119 g/mol C = 1.08 ó 1.08 M 119 g/mol x 1.4L L



V = 1400 mL = 1.4 L

Ejemplo 3

¿Cuántos gramos de K2CrO4 deben disolverse a 250 mL para obtener una solución 0.35 molar?.

Datos: Fórmula Despeja:

m = ? m = C • PM • V m

C =

PM de K2CrO4 = 194 g/mol m = 0.35 mol/L x 194 g/mol x 0.25 L

PM x V V = 250 mL = 0.25 L m = 16.97 g C = 0.35 mol/L

Ejemplo 4

Calcular los gramos de soluto para preparar 1.5 L de solución de KMnO4 y C de 0.04 M. Datos Fórmula Despeja: PM de KMnO4 = 150 g/mol m

C =

V = 1.5 L m = C • PM • V

PM x V

C = 0.04 mol/L m = ?

m = C x PM x V

m = 9.48 g m = 0.04 mol/L x 150 g/mol x 1.5 L

m = 9 g

ACTIVIDAD DE REGULACIÓN

1. De las siguientes características, anota en los renglones correspondientes qué casos corresponden a una solución y cuáles a un coloide.
2. Sustancia opalescente _____________________________________ El soluto atraviesa los filtros. _____________________________________ Las partículas no son sedimentables. _____________________________________ Es transparente. ____________________________________ Se produce el movimiento browniano. ____________________________________
3. ¿Cuál es el porcentaje en masa de ácido cítrico en una solución, cuya masa total es de 4.5 kg y que contiene 750 g de ácido cítrico (C6H8O7) ?.
4. % P = _______________________________________________________________
1. Calcula la concentración molar del soluto en las siguientes cuestiones: a) 95 g de K2CO3 en 600 ml de solución. C = __________________________

b) 120 g de C2H6O en 2.4 L de solución. C = ___________________________

c) 64 g de Na2SO4 en 500 cm 3 de solución. C = ___________________________

4. ¿Qué volumen de agua se debe añadir a 500 mL de alcohol para que la solución resultante tenga un 40% en volumen de alcohol? ____________________________

1.2.5 SEPARACIÓN DE CONSTITUYENTES DE MEZCLAS

La materia forma en la Naturaleza un conjunto de sistemas homogéneos y heterogéneos, por lo que para separar los componentes de una mezcla se procede según los métodos adecuados al tipo de la mezcla y la naturaleza de los componentes. Los principales métodos que se emplean son operaciones físicas como las siguientes:

Mezclas de sólidos con sólidos. Su separación se efectúa por medio de: separación mecánica manual, aventado, tamizado o cernido, levigación o lavado, flotación, atracción magnética y sublimación.

Mezclas de sólidos con líquidos. Su separación se efectúa por medio de: sedimentación y decantación, filtración, centrifugación, coagulación, cristalización y evaporación.

Mezclas de líquidos con líquidos. Su separación se efectúa por medio de: destilación, centrifugación y embudo separador.

Mezclas de sólidos y gas. Su separación se efectúa por medio de: sedimentación espontánea, condensación de vapor de agua y precipitación electrostática.

Separación mecánica manual

Este método se utiliza cuando las porciones constituyentes de la mezcla son de tamaños, formas y colores distintos, para que, con las manos o con auxilio de otros instrumentos como las pinzas, sean separados unos de otros; por ejemplo, al separar los grandes cristales de roca o al seleccionar diferentes cuentas al fabricar collares.

Aventado³

Este método consiste en someter a la mezcla de componentes finos a una corriente de aire, procedimiento que en la Naturaleza hacen los vientos al arrastrar arenas finas y partículas de polvo que erosionan rocas y hasta edificios; o bien, en la limpieza de granos como el café o el arroz para quitarle la cascarilla o pergamino.

³ Término utilizado por Bargalló Modesto en el libro de Química.

Tamizado o cernido

Práctica corriente en la selección de arenas, cementos, etc., que consiste en separar por tamaño o granos las diferentes partículas que constituyen una mezcla, la cual previamente se hace pasar por una superficie perforada (tamiz). La gravedad provoca la caída de las partículas de tamaño menor al de los orificios o mallas del tamiz, criba o cernedor, al ser retenidas las de mayor tamaño. Este sistema se aplica para separar la grava que se emplea en las construcciones.

Figura 9. Tamizado.

En beneficio de minerales son comunes los tamices horizontales o mesas con movimiento de vaivén, que con auxilio del agua y otros líquidos separan partículas y lodos de distinta finura.

Levigación o lavado

Este método consiste en hacer pasar una corriente de un líquido a través de la mezcla, la cual se halla en un pequeño depósito, lo que permite separar las partículas por orden de mayor a menor densidad o ligereza, al quedar las más pesadas en el depósito.

La levigación o lavado se aplica en la separación de la arcilla (más ligera) de las arenas y gravas (más pesadas) de una tierra; este método se utiliza mucho en la industria de la cerámica y en el beneficio de minerales. Los arrastres de materiales pétreos o térreos por los ríos son un ejemplo de ello en la naturaleza: los deltas de los ríos están formados por depósitos de las partículas más finas (lodo) junto a la desembocadura, a la máxima distancia del lugar de origen del río; las rocas o granos más pesadas, se quedan en el trayecto y no llegan al mar. Asimismo, el lavado se empleó profusamente en la antigüedad para la extracción de oro de los ríos.

Flotación

Este método es de naturaleza tanto química como física: la mezcla, previamente pulverizada, se agita junto con agua y aceite de pino u otros líquidos como el aceite de eucalipto o ácidos cresílicos; se le insufla (burbujea) aire que atraviesa la masa en pequeñas burbujas, y en la superficie del líquido se forma una espuma con el polvo fino del mineral, que se recoge en ese momento, mientras que el resto del mineral más pesado se precipita al fondo del líquido.

Atracción magnética

Este método se emplea para la separación de mezclas que contienen algún componente magnético o paramagnético (que atraiga a otros cuerpos por acción magnética, o que se dejen atraer por los imanes).

Así, por ejemplo, se pueden separar los granos de magnetita de las arenas de cuarzo, caliza u otros minerales; o también, si se desea separar una mezcla de polvo de hierro y zinc, se acerca el imán a la mezcla y éste atrae el hierro.

Sublimación

Este método de separación de mezclas se aplica cuando uno de los componentes es fácilmente sublimable, es decir, pasa del estado sólido a vapor su previa licuación. Así se purifican el yodo, el arsénico y otras sustancias que se separan sublimadas de sus impurezas no volátiles.

Sedimentación y decantación

Por medio de este método separamos mezclas de sólidos y líquidos que no se disuelven. Para ello se deja reposar en un recipiente una mezcla de finas partículas sólidas y un líquido, en donde las partículas acaban por precipitarse o sedimentarse en el fondo. Por decantación, inclinando con cuidado el vaso con la mezcla ya sedimentada, se vierte el líquido sobrenadante (el líquido sin sólido) en otro recipiente, con lo cual se evita que el sólido se mezcle.

La sedimentación es muy utilizada en la industria de la cerámica. Asimismo, la sedimentación en la Naturaleza se realiza sin cesar en mares, lagos y ríos, formando los estratos o capas de los terrenos.

Filtración

La filtración se emplea para separar un líquido de un sólido contenido en una mezcla. Este método es uno de los que más se utilizan en la práctica diaria, el cual consiste en usar filtros —ya sean láminas o tabiques porosos— que retienen las partículas sólidas de la mezcla y sólo dejan atravesar el líquido. Se confeccionan filtros de distintos materiales y formas: en la industria se utiliza pulpa de papel, tejidos de algodón, fondos filtrantes de grava, arena o polvo de carbón, materiales plásticos, polvos de aceros limpios, etc. También, el papel filtro hecho de celulosa casi pura, o de lana de vidrio o asbesto es un medio poroso muy empleado en los laboratorios médicos, escolares e industriales, ya sea en forma de láminas, discos o tapones. Los poros de papel filtro ordinario tienen un diámetro aproximado de 0.001 cm.

Cuando el líquido que pasa por el filtro es viscoso (por ejemplo, jarabes) se utiliza la filtración al vacío o la filtración a presión.

La mezcla recibe en la filtración por presión al vacío una succión debida a un pequeño vacío creado artificialmente, que obliga a pasar al líquido viscoso a través del filtro. Los filtros de vacío fijos o rotatorios, usados en la industria, son ejemplo de este método. La mezcla se comprime en la filtración a presión contra una cara del filtro, lo que facilita que el líquido atraviese el medio filtrante. La filtración tiene amplio uso en las fábricas de pinturas y en los ingenios azucareros.

Existen casos especiales de filtración, por ejemplo: cuando el líquido es demasiado viscoso (gel), se recurre a la filtración en caliente, el calor disminuye la viscosidad y facilita que el líquido atraviese el filtro. También, cuando la partícula sólida es en extremo pequeña, se recurre a la ultrafiltración, que es el uso de ultrafiltros formados por capas de colodión que se colocan sobre otro filtro más rígido. Así se separan partículas coloidales y virus grandes.

Centrifugación

Este es otro método para separar un sistema sólido-líquido o separar mezclas sólidas, y consiste en el uso de máquinas centrífugas donde la mezcla, que previamente se deposita en tubos adecuados, se somete a rápidos movimientos de rotación (desde unos centenares a unas 10 000 vueltas por minuto), proceso durante el cual las partículas más pesadas se van al fondo de los tubos. Una vez separada la mezcla, se procede a decantarla.

La centrifugación se emplea ampliamente en los laboratorios y en diversas industrias. En la actualidad, hay ultracentrífugas que giran de 40 000 a cientos de miles de revoluciones por minuto, lo que permite separar no sólo finas partículas coloides o virus, sino también moléculas gigantes.

Coagulación

Este método se utiliza para separar partículas muy finas que se encuentran en suspensión, y consiste en utilizar determinadas sustancias que originan precipitados gelatinosos que atrapan a las pequeñas partículas sólidas; éstas se quedan pegadas al precipitado y así se puede filtrar el líquido solo, fenómeno que ocurre en la Naturaleza con frecuencia. Los ríos cuando se precipitan al mar traen dentro de sus aguas partículas sólidas, las que al combinarse con las sales marinas se precipitan y forman los fondos lodosos.

Cristalización

Las sustancias sólidas son normalmente más solubles en un líquido caliente que en uno frío, característica empleada para separar un sólido que sea soluble en caliente y en frío, de otro que sólo lo sea cuando el líquido está a una temperatura elevada, ya que de esa manera al enfriar la solución, la sustancia que queremos separar cristaliza y permanece en el líquido el otro sólido no deseado.

Destilación

La destilación es un proceso que consiste en hervir un líquido para formar vapor y luego condensar el vapor para formar nuevamente el líquido. Se usa para separar compuestos líquidos de sus impurezas.⁴ La destilación se realiza a presión ambiental; pero si se trata de una mezcla de más de dos líquidos, se dice que la destilación es fraccionada.

Este procedimiento también se utiliza para separar dos líquidos mezclados, considerando el punto de ebullición de cada uno de ellos. Normalmente todas las sustancias tienen puntos de ebullición diferentes, características que facilitan su separación.

Embudo separador

Este método se utiliza para separar dos líquidos, ambos inmiscibles. Para ello, dichos líquidos se colocan en un recipiente llamado embudo de separación, en el que en forma natural —diferencia de densidades entre los líquidos— se separan en capas (fases).

Adsorción cromatográfica

Este es uno de los procedimientos más modernos para separar con éxito los componentes de una mezcla, el cual consiste en pasar la mezcla que se desea separar sobre la superficie de un sólido finamente dividido (absorbente). La mezcla por separar, primeramente se disuelve en alcohol (eluente), y cuando cada uno de los componentes llega al sólido pulverizado, pasa con diferente velocidad, dando lugar a la formación de diferentes capas de componentes y, por lo tanto, una total separación.

Por este proceso se analizan productos extraídos de plantas, animales, o bien, de productos elaborados tales como tintas, lápices labiales, etcétera.

Como te has dado cuenta, algunos de estos métodos de separación de constituyentes de mezclas son de uso cotidiano, como el filtrar café o té, evaporar el agua de una solución, separar el petróleo del agua, de la tierra, etcétera.

Por otro lado, en la industria los métodos de separación de mezclas son la base de la purificación de los productos, que en conjunto reciben el nombre de operaciones unitarias.

ACTIVIDAD DE REGULACIÓN

a) Ahora que ya revisaste lo que son las sustancias homogéneas y heterogéneas, completa el cuadro con lo que se te pide a continuación:

Concepto	Definición y características	Ejemplo
Sustancias homogéneas		1) 2) 3) 4) 5)
Sustancias heterogéneas		1) 2) 3) 4) 5)
Mezclas		1) sólido-sólido 2) sólido-líquido 3) sólido-gas

b) A continuación contesta lo que se te pide: 1) Explica para qué se utiliza el método de la Destilación.

2) ¿Qué es la decantación?. Fundamenta tu respuesta.3) Menciona la importancia que tiene la filtración en la industria.

c) Completa el siguiente cuadro; con la información que se te pide:

Concepto	Cracaterísticas
Cristalización
Tamizado
Evaporación
Centrifugación
Decantación

d) Indica el método más sencillo para separar las siguientes mezclas.

1) Solución de agua ________________________________________________	con	sal.
2) Pedacería de cobre ______________________________________________	y	arena.

3) Petróleo y agua. _______________________________________________________

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 3

“MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS”

Objetivo

Mediante una actividad experimental, el estudiante practicará algunas técnicas comunes de separación de mezclas.

Para realizar la práctica debes haber comprendido claramente; las características de las mezclas, las diferencias que existen entre los materiales homogéneos y heterogéneos; y los cinco métodos diferentes para separar mezclas.

Material Sustancias

• 3 vasos de precipitados de 250 mL☞ arena
• 1 cápsula de porcelana ☞ agua
• 1 embudo de separación ☞ sal común (NaCI)
• 1 embudo de vidrio ☞ solución de nitrato cúprico
• 1 soporte universal ☞ solución de yodo
• 1 anillo de hierro ☞ tetracloruro de carbono (CCl4)
• 1 mechero Bunsen ☞ p-diclorobenceno
• 1 tela de alambre
• 1 vidrio de reloj
• Papel filtro

Procedimiento

Experimento I. Filtración y evaporación

a) Dentro de un vaso de precipitados prepara una mezcla, agregando 100mL de agua, una cucharilla de arena y un poco de sal común. Agita hasta que se forme la dispersión.

b) Separa la mezcla anterior. Para ello utiliza papel filtro y un embudo de filtración. Vacía la mezcla en el filtro; lava bien las paredes del vaso que contenía originalmente la mezcla y vuelve a vaciar el líquido en el filtro. Observa el sólido que queda en el papel filtro.

c) Coloca parte del líquido en una cápsula de porcelana. Calienta la cápsula hasta que se evapore todo el líquido. Observa los cristales formados.

Hipótesis:

La siguiente figura tiene la finalidad de mostrarte el proceso que ocurre en el experimento I. Obsérvala.

Registro de Observaciones

Observa y anota todo lo que ocurre durante el desarrollo de la práctica; no olvides, entre otras cosas, considerar ¿qué sustancia quedó en el papel filtro?, las sustancias que conforman el líquido filtrado, y la sustancia que se obtuvo al final.

Experimento II. Embudo de separación Procedimiento Experimental

a) Mezcla volúmenes iguales de soluciones diluidas de nitrato cúprico y de yodo. Colócalas dentro de un embudo de separación, agrega tetracloruro de carbono, tapa el embudo y agita.

b) La agitación hace aumentar la presión dentro del embudo. Alivia esta presión abriendo la llave de paso al estar el embudo invertido.

c) Deja que las capas líquidas se separen y cuando la separación sea completa, quita el tapón del embudo y vacía la capa del líquido inferior dentro de un vaso.

Apóyate en la siguiente ilustración para que te sirva como guía en el desarrollo del experimento II.

Hipótesis:

Registro de Observaciones:

Observa y registra: ¿qué líquido queda en la parte superior?, ¿cuál en parte inferior?, ¿por qué razón hay que abrir la llave de paso al invertir el embudo? y ¿por qué hay que quitar el tapón del embudo al separar las dos mezclas formadas?.

Experimento III. Sublimación

Procedimiento experimental:

a) Mezcla partes iguales de sal (NaCl) y p-diclorobenceno dentro de un vaso de precipitados.

b) En la parte superior del vaso, coloca una cápsula de porcelana que contenga agua helada.

c) Calienta el vaso y observa lo que sucede. Entrega por separado los componentes de la mezcla.

Hipótesis:

Puedes apoyarte en la siguiente figura para llevar a cabo el experimento.

Registro de Observaciones:

No olvides considerar ¿qué sustancia quedó en el vaso? ¿Qué sustancia quedó en la parte inferior de la cápsula?.

Cuestionario de Autoevaluación:

Como un complemento a la práctica y para ver si realmente comprendiste el tema, contesta lo siguiente:

1. ¿Cómo separarías los componentes de una mezcla formada por agua, aceite y azufre?
2. Menciona si se pueden separar por medios físicos o químicos los elementos que forman un compuesto. Indica el nombre del procedimiento empleado.
3. Escribe la definición de los siguientes conceptos:

a) Evaporación: __________________________________________________________

b) Decantación:___________________________________________________________

c) Cristalización:__________________________________________________________

d) Cromatografía:_________________________________________________________

Conclusión: Tomando en cuanta el cuestionario de reflexión, tu hipótesis y los registros que realizaste en cada experimento, elabora una conclusión sobre la práctica.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 4

“MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS” Objetivo Conocer los métodos de separación más comunes, mediante su ejercitación para comprender que las mezclas están formadas por sustancias puras.

Cuestionario de conceptos antecedentes

1) Escribe tres características de las mezclas:

2) ¿Qué diferencias existen entre los materiales homogéneos y heterogéneos?.

3) Menciona cinco métodos para separar a las mezclas:

4) ¿Cómo separarías los componentes de una mezcla formada por agua, aceite y azufre?.

Experimento I Objetivo

Conocer experimentalmente el método de filtración y evaporación.

Hipótesis

Considera la siguiente pregunta para elaborar tu hipótesis: ¿Cuál es la sustancia que se separa en cada método?.

¿Qué necesitas? Materiales Sustancias *

☞ 1 Vaso de precipitados de 250 mL ☞ 1 Cápsula de porcelana de 80 mm diam. ☞ 1 Pinzas para cápsula ☞ 1 Embudo de filtración estriado de 75 ☞ 1 Soporte universal ☞ 1 Anillo de hierro	de mm	☞ 5 g Arena ☞ 5 g Sal común (Cloruro de sodio) ☞ Papel filtro ☞ Agua
☞ 1 Mechero de Bunsen
☞ 1 Tela de alambre con asbesto

* Las cantidades a usar son aproximadas, ya que los resultados son cualitativos. Prevención y seguridad

Las indicadas para calentar con mechero

¿Cómo hacerlo?

Figura 24.

Dentro de un vaso de precipitados, prepara una mezcla, agregando 100 mL de agua, una cucharadita de arena y otra de sal común. Agita hasta que se forme la dispersión.

Separa la mezcla anterior, para ello utiliza papel filtro y un embudo de filtración. Filtra la mezcla, lava bien las paredes del vaso y vuelve a vaciar el líquido en el papel; observa el sólido que quedó en el papel filtro.

Coloca el líquido filtrado en una cápsula de porcelana y calienta la cápsula hasta que se evapore todo el líquido.

Registro de observaciones

1.- ¿Qué sustancia quedó en el papel filtro?.

2.- ¿Qué sustancias conforman el líquido filtrado?.

3.- ¿Cuál es la sustancia obtenida al final?.

Eliminación de desechos

Coloca el papel filtro con los residuos de arena en el bote de basura para evitar el taponamiento de la tarja y la contaminación.

Experimento II

Objetivo

Conocer experimentalmente el método de extracción.

Hipótesis.

Si tienes dos disoluciones acuosas, una de ellas con iodo, ¿qué método usarías para separarlo?.

¿Qué necesitas? Materiales Sustancias *

• 3 Probetas de 50 mL ☞ 30 mL Disolución de iodo en agua al 2%
• 1 Vaso de precipitados de 250 mL ☞ 30 mL Disolución de nitrato de cobre
• 1 Soporte universal ☞ 30 mL Tetracloruro de carbono
• 1 Anillo de hierro
• 1 Embudo de separación de 250 mL
• 1 Triángulo de porcelana

* Las cantidades a usar son aproximadas, ya que los resultados se expresan en términos cualitativos.

Prevención y seguridad

Las requeridas en el laboratorio.

Tetracloruro de carbono.- Sustancia volátil, tóxica, no debe ser ingerida ni inhalada, presenta efectos crónicos. Nitrato de cobre.- Sustancia oxidante tóxica. Evite el contacto y la ingestión. Iodo.- Cristales rojos, sus vapores provocan irritación a los ojos y al sistema respiratorio;

su ingestión causa graves daños.

¿Cómo hacerlo?

Mezcla volúmenes iguales de las disoluciones de nitrato de cobre y de iodo, colócalas dentro del embudo de separación; agrega tetracloruro de carbono, tapa el embudo y agita. La agitación aumenta la presión dentro del embudo, alivia la presión abriendo la llave de paso estando el embudo invertido.

Deja que las fases se separen, quita el tapón del embudo y abre la llave de paso para vaciar el líquido inferior dentro del vaso.

Figura 25.

Registro de observaciones

1.- ¿Qué líquido queda en la parte superior? y ¿Cuál en la parte inferior?.

2.- ¿Qué pasa cuando se abre la llave de paso al invertir el embudo?.

Eliminación de desechos

Al terminar la práctica coloca la disolución que aún queda en el embudo, en el recipiente que te indique el responsable del laboratorio, para que sea eliminado por absorción con arena y evitar de esta forma algún accidente en la tubería del drenaje y la contaminación.

Experimento III

Objetivo

Conocer experimentalmente el método de sublimación.

Hipótesis

Considera la siguiente pregunta para elaborar tu hipótesis. ¿Qué pasará al calentar el vaso con las sustancias?.

¿Qué necesitas?
Materiales	Sustancias *
☞ 1 Vaso de precipitados de 250 mL	☞ 5 g de Paradiclorobenceno
☞ 1 Soporte universal	☞ 5 g de Sal (Cloruro de sodio)
☞ 1 Anillo de hierro	☞ Agua
☞ 1 Mechero de Bunsen
☞ 1 Tela de alambre
☞ 1 Cápsula de porcelana
☞ 1 Pinzas para vaso

* Las cantidades a usar son aproximadas, ya que los resultados se deben expresar en términos cualitativos.

Prevención y seguridad

Las indicadas para los casos de calentar con mechero y el uso de material de vidrio caliente.

Paradiclorobenceno.- Sustancia tóxica, por contacto en la piel, lavar de inmediato y en contacto con los ojos, enjuagar con abundante agua. No ingerir, causa daños.

¿Cómo hacerlo?

Figura 26

Mezcla partes iguales de sal (NaCl) y paradiclorobenceno dentro de un vaso de precipitados.

En la parte superior del vaso, coloca una cápsula de porcelana con agua helada.

Calienta el vaso y observa lo que sucede. Entrega por separado los componentes de la mezcla al responsable del laboratorio.

Registro de observaciones

1.- ¿Qué sustancia quedó en el vaso?.

2.- ¿Qué sustancia quedó en la parte inferior de la cápsula?.

Eliminación de desechos

Coloca los cristales del vaso de precipitados y los formados en la parte inferior de la cápsula en los recipientes indicados por el responsable del laboratorio, de esta forma se podrán volver a utilizar y evitar la contaminación.

Cuestionario de reflexión

Escribe las características de los siguientes métodos de separación: a) Evaporación. __________________________________________________________

b) Decantación.

c) Cristalización. _________________________________________________________

Conclusiones

Considerando el cuestionario de reflexión y contrastando los resultados con tu hipótesis, elabora tus conclusiones.

EXPLICACIÓN INTEGRADORA

Hasta este momento ya conoces que:

SU CLASIFICACIÓN

como son los

1.3 CONCEPTO DE ELEMENTO

La composición y naturaleza de las cosas siempre ha sido un misterio para todas las culturas, dado que la rigurosa diferenciación de la materia en elementos, compuestos y mezclas se hizo tan sólo hace unos 200 años, y no fue sino hasta el siglo XX cuando se estableció con firmeza que únicamente existen sustancias puras (elementos y compuestos) y mezclas.

En las páginas anteriores de este capítulo hemos abordado, primero, el concepto de mezcla, ya que, como habrás comprendido, la mayoría de las sustancias naturales son mezclas. Ahora trataremos de conocer algunas propiedades de las sustancias puras (elementos y compuestos), para que de esa manera tengamos un panorama completo acerca de materia.

En primer lugar haremos un relato histórico sobre el concepto de elemento y posteriormente hablaremos de los compuestos.

Los Griegos

Hace dos mil años no se sabía qué era un elemento y mucho menos qué era un compuesto. Fue el pueblo griego el que primero trató de resolver el misterio de la composición y naturaleza de la materia, en su ansia por conocer y explicar todos los fenómenos de la Naturaleza. Para ello se presentaron muchas respuestas y formas de pensamiento. Es así como surgió el concepto de átomo atribuido a Leucipo (450 a.C.) y a su discípulo Demócrito, filósofo griego del siglo V antes de J.C.

Demócrito expresaba:

Por qué no pensar que efectivamente existe el cambio, que la madera se hace cenizas y que de la uva se hace vino, y que todo ese algo que forma todo permanece inalterable, inmutable y, por ende, indivisible. Según Demócrito, los cambios se deben a los movimientos de los átomos. Precisamente la palabra átomo significa “sin división”.

Naturalmente, otros pensadores griegos llegaron a diferentes conclusiones. Empédocles (hacia 450 a.C.) afirmaba que todo cuanto existía estaba formado por “cuatro elementos”

o sustancias inalterables: agua, aire, tierra y fuego. Empédocles es, de hecho, el primero que expresa pensamientos que podríamos llamar “químicos”, ya que introduce la concepción de los elementos como sustancias que, al combinarse con otras distintas, producen compuestos con diferentes características que difieren de las de sus formadores. Sin embargo, no se le conoce reflexión alguna acerca de la divisibilidad de sus elementos.

Aristóteles (384-322 a.C.), considerado en muchos sentidos como el exponente culminante de la filosofía griega, acepta las ideas de Empédocles, mientras que Demócrito hacia hincapié en los aspectos cuantitativos de la materia, Empédocles se enfocaba hacia aspectos cualitativos, es decir, en su comportamiento.

Las ideas atomistas de Demócrito fueron abandonadas por los filósofos y retomadas muchos siglos después. En cambio, los conceptos aristotélicos predominaron hasta el siglo XVII.

La Edad Media

Nuestros antepasados, sin sospecharlo, conocieron elementos como el oro, el cobre, la plata, el hierro, el plomo, el mercurio, el azufre y el carbono, pero fue durante la Edad Media cuando se conocieron las propiedades del arsénico, el bismuto, el antimonio y el zinc.

Figura 27.

En la Edad Media, hacia el siglo VIII de nuestra era. Yabir, considerado el fundador más importante de la alquimia o rabe, además de desarrollar un gran número de productos y de escribir una serie de tratados de alquimia, observó que algunos no metales como el azufre ardían fácilmente, mientras que los metales eran incombustibles, de ahí que estableció la existencia de un principio especial que, añadido a una sustancia, le daba la propiedad de arder, de tal manera que todas las sustancias sólidas serán una combinación de mercurio y azufre (o los principios que éstos representaban). Además, si se alteraba la cantidad de plomo, éste podría convertirse en oro, transformación que se llamó transmutación de metales.

Los alquimistas comenzaron con la búsqueda de una sustancia – algún polvo seco o mágico– que produjera oro, sustancia llamada Al-IKsir que significa “seco” y ahora conocida como elíxir. En Europa, se le llamó al elíxir “piedra filosofal”, capaz de transformar un metal barato en oro.

Tabla 5. Símbolos de las diferentes sustancias.

El objetivo de los alquimistas no era tan sólo material sino espiritual, pues buscaban una perfección mística.

Paracelso, científico alemán, cuyo verdadero nombre fue Teophrastus Bombastus Von Hohenheim (1943-1521), considerado el fundador de la química médica, fue el primer médico que trató de diagnosticar las enfermedades y emplear compuestos químicos para curar a los pacientes.

Paracelso añadió un tercer principio al azufre y al mercurio que proporcionaba propiedades metálicas e inflamabilidad a las sustancias, principio representado por las “sales”. A Paracelso se le considera el descubridor del zinc.

Los Tiempos Modernos

En 1661, Robert Boyle (1627-1691) rechazó que la materia se formara de cuatro elementos. Fue el primero en diferenciar a las sustancias puras de las mezclas y en desarrollar el concepto moderno de elemento:

Algunos cuerpos simples primitivos o perfectamente inmiscibles, no están constituidos por otros, son los ingredientes con los que están compuestos todos los demás cuerpos que se consideran perfectamente mezclados, y en los que se pueden separar en última instancia.

Lo que Boyle proponía es que la materia está formada de elementos y compuestos, además de que los elementos son cuerpos simples y fundamentales que forman a los compuestos. Por lo tanto, la química debía basarse en la identificación y el reconocimiento de las sustancias químicas elementales (elementos, del latín Elementum). En ese entonces se convino que los elementos serían las sustancias básicas con que se conformaba la materia.

Bajo el criterio anterior se demostró que la tierra no era un elemento, ya que estaba formada de sustancias más simples y que el fuego no era ni siquiera materia, sino una manifestación de ésta cuando se calentaba. Más tarde se descubría que el agua era un compuesto y que el aire era una mezcla de gases.

Hacia el siglo XVIII los químicos no daban importancia al aspecto cuantitativo de sus experimentos. Ellos mezclaban sustancias, observaban y describían los productos de las reacciones, pero no lo medían. No les preocupaba que hubiera una ganancia o pérdida de su masa durante los procesos; pero hacia la segunda mitad del siglo XVIII, Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) desarrolló experimentos basados en mediciones precisas. Consecuentemente, la Química se convirtió en una ciencia exacta, basada en experimentos verificables y reproducibles.

Antes del siglo XVIII no existía una forma sistemática de nombrar a los elementos. Lavoisier y sus colaboradores propusieron un nuevo sistema de nomenclatura química basado en el nombre de los elementos, además, los compuestos se designaban de acuerdo con los elementos constituyentes; por ejemplo, la sal es un compuesto formado de sodio y cloro, al cual se llamó cloruro sódico.

Lavoisier en 1789, nombró 33 elementos químicos, pero sólo 23 resultaron auténticos, el resto correspondió finalmente a compuestos, es decir, sustancias que podían descomponerse en otras más simples.

Fue John Dalton (1776-1844) quien dedujo que un elemento contenía una sola clase de partículas (átomos), que estaban constituidas por materia simple e indestructible. Así, también afirmaba que los elementos no podían descomponerse en sustancias más simples, debido a que sus partículas eran indivisibles. Dalton representó a los elementos a través de símbolos en forma de esferas.

Tabla 6. Orden cronológico en que aparecieron los elementos.

Fecha	Número de
	elementos conocidos
1789	33
1839	50
1860	más de 60
Actual	109

La definición actual de elemento es la siguiente:

Un elemento es una sustancia pura que consta de una sola clase de átomos y no se puede descomponer en otras sustancias más simples por métodos comunes.

La mayoría de los elementos son sólidos, sólo dos son líquidos a temperatura ambiente (mercurio y bromo) y 12 de ellos existen en forma gaseosa. Algunos elementos son radiactivos, otros extremadamente raros y algunos solamente pueden obtenerse en laboratorios especiales.

Aunque algunos elementos son más abundantes que otros, los primeros 26 elementos de la Tabla periódica –desde el hidrógeno hasta el hierro–, forman prácticamente toda la corteza terrestre. Constituyen el 99.7% de su masa.

De acuerdo a lo anterior ¿cuáles elementos consideras son los más abundantes en la tierra?.

Éstos no son ni el hierro, ni el cobre, ni el azufre, aunque el hombre los conoce desde hace muchos siglos. La Tierra es más rica en oxígeno, elemento que constituye por sí solo la mitad de la corteza terrestre, y se le encuentra por doquier; en el agua y en la atmósfera, en un sinnúmero de minerales y en cualquier organismo vegetal y animal.

Si tomamos en cuenta el Sistema Solar, el hidrógeno y el helio son los elementos más abundantes. La reducida masa de la Tierra permitió que ambos elementos en estado gaseoso abandonaran paulatinamente su atmósfera, pues la gravedad terrestre no fue capaz de atraparlos. El elemento más raro en la Tierra es el astato (se calcula que sólo existen 69 miligramos en todo el espesor de corteza terrestre).

J.J. Berzelius (1779-1848) estableció el sistema actual de simbolizar a los elementos con letras, usando la primera letra del nombre del elemento en latín como símbolo. Por ejemplo: H para el hidrógeno, C para el carbono. En el caso de elementos que inician con la misma letra, Berzelius decidió emplear dos letras. La primera mayúscula y la segunda minúscula. Así, el cloro y el calcio se simbolizan como Cl y Ca, respectivamente.

En la tabla 7, se muestran las diferentes formas en que se han simbolizado los elementos a través de la historia.

Tabla 7. Representación simbólica de los elementos en sus diferentes etapas.

ACTIVIDAD DE REGULACIÓN

A continuación se te presentan una serie de ejercicios, realízalos de acuerdo a lo que se te pida.

1.- Anota el símbolo de cada uno de los elementos:

Sodio Bromo

Rubidio Cobre

Estroncio Oxígeno

Magnesio Helio

Aluminio Potasio

Carbono Yodo

2.- Escribe el nombre de los elementos.

Li Be

Au Ag

Ca Fe

BF

Hg Mg

Ni S

3.- Menciona los elementos que conocieron nuestros antepasados.

4.- ¿Cuántos elementos se conocen en la actualidad?

5.- Menciona los dos elementos que existen en estado líquido a temperatura ambiente.

6.- Fue el primero en desarrollar el concepto moderno de elemento (marca con una “X”).

a) Boyle b) Demócrito c) Lavoisier d) Dalton

EXPLICACIÓN INTEGRADORA

A través del tema “Concepto de elemento”, aprendiste los símbolos de los elementos más comunes, así como los primeros elementos que conocieron nuestros antepasados, además que Boyle fue el primero en desarrollar el concepto más moderno de “elemento”, y ahora sabes que en la actualidad se conocen un total de 109 elementos.

1.4 COMPUESTOS

Una sustancia pura es aquella que en cada una de sus partes tiene exactamente la misma composición. Los elementos y los compuestos han sido clasificados como sustancias puras.

Un compuesto es una sustancia de composición fija y definida, formada por la unión de dos o más elementos combinados químicamente.

Un aspecto sobresaliente de los compuestos es que cada uno de ellos tiene propiedades diferentes de los elementos que lo componen; por ejemplo, el agua está formada de dos elementos gaseosos: el hidrógeno, que es inflamable, y el oxígeno, que es comburente. Sin embargo, el agua es un líquido que ni arde ni ayuda a la combustión.

Otra de las características de los compuestos es su composición fija; por ejemplo, cualquier cantidad de agua tiene siempre la misma composición: 11.2% en peso de hidrógeno y 88.8% en peso de oxígeno.

De acuerdo con su número de átomos, los compuestos se pueden clasificar en: binarios, ternarios y poliatómicos.

Compuestos binarios. Son aquéllos formados de dos átomos diferentes. Existen dos clases de estos compuestos: los oxigenados y los no oxigenados. Ejemplos:

x Oxigenados: Fe2O3; CO2; P2O5; CuO; CaO; MgO Compuestos binarios

x No oxigenados: NaCl; AlF3; H2S; AgBr; CH4; NH3

Compuestos ternarios. Son aquéllos formados por tres átomos diferentes. La mayoría de estos compuestos contiene oxígeno. Así tenemos a los oxiácidos, los hidróxidos y las oxisales. Ejemplos:

x Oxiácidos: H2SO4; HNO3; HClO x Hidróxidos: KOH; NaOH; Ca (OH)2Compuestos ternarios x Oxisales: CuSO4; AgNO3; FeCO3

Existen literalmente millones de compuestos que constituyen casi toda la materia que hay en la Tierra, compuestos que están formados de moléculas pequeñas que comprenden todas las cosas inanimadas -minerales, agua, metales, etcétera-, con bajo peso molecular. Y compuestos formados por moléculas gigantes que constituyen todo lo que vive y crece -animales y plantas-, cuyo peso molecular es relativamente alto.

RECAPITULACIÓN

La clasificación de los materiales requiere el empleo de términos exactos. Los elementos son las sustancias básicas del Universo y no pueden descomponerse en sustancias más simples.

Los compuestos son sustancias que pueden descomponerse en sustancias más simples por medios químicos y sus componentes están en proporciones definidas.

Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias con diferentes propiedades. La manifestación más común de la materia es en forma de mezcla.

La materia homogénea se compone de una sola fase. Las soluciones, los compuestos y los elementos a condiciones ambientales ordinarias son tres clases de materia homogénea.

Una solución es una mezcla homogénea constituida por un soluto y un disolvente; su composición puede variarse casi arbitrariamente.

La materia heterogénea está compuesta por más de una fase, que generalmente pueden separarse mediante procesos físicos.

Una suspensión es una dispersión en la que la fase dispersa se sedimenta tan pronto como termina la agitación.

Los coloides son sustancias intermedias entre soluciones y suspensiones.

Si se provoca la agitación entre dos líquidos no miscibles, como el agua y el aceite, se obtiene una emulsión.

Las partículas coloidales, a diferencia de las partículas en solución, son lo suficientemente grandes para dispersar la luz. Si se hace pasar un haz luminoso a través de un coloide, la luz se dispersa y el rayo se hace visible. Este fenómeno se denomina efecto Tyndall.

Los iones moléculas o átomos de la fase dispersora constantemente bombardean a las partículas coloidales. Esto produce un movimiento constante denominado movimiento Browniano.

Una solución uno molar (1M) es cualquier disolución, que contiene un mol de soluto por litro de solución. La concentración de la solución expresada en moles por litro se denomina molaridad de la solución.

ACTIVIDADES INTEGRALES

Las siguientes actividades fueron elaboradas con la intención de que relaciones y reafirmes lo aprendido a través del contenido de este capítulo. Realiza lo que se te pide a continuación.

 Forma un equipo con tres o más compañeros de tu preferencia o de manera individual.

 Entre todos investiguen el significado de los siguientes conceptos: mezcla, compuesto, elemento y solución.

 Colabora con tu equipo para juntar alguno (s) de los objetos de los siguientes grupos y reúnanlos para realizar las actividades que se indican.

Grupo 1. Papel, cobre, agua, carbón, alcohol, leche, cetona, algún plástico.

Grupo 2. Refresco, naranja, plata, gasolina, mayonesa, plomo, agua azucarada, vaso de vidrio.

Grupo 3. Cacahuates, tierra, cigarro, agua salada, pan, pastillas, encendedor, oro, tornillo.

Grupo 4. Té preparado, imán, aceite, aluminio, sal, hule espuma, tela, hierro, huevo cocido.

Grupo 5. Madera, una llave, azufre, papitas, sandía, harina, torta, arena, jarabe.

I. Observen las propiedades de cada uno de los materiales reunidos y entre todos los integrantes del equipo realicen una selección de los objetos, y para ese efecto, llenen una tabla como la siguiente:

Mezcla	Compuesto	Elemento

II. A partir de la actividad anterior, escribe las características que diferencian a las mezclas de los compuestos y de los elementos.

III. Elabora un esquema general de la clasificación de la materia de acuerdo con su apariencia.

IV. Mezclas, compuestos y elementos: De acuerdo a las siguientes afirmaciones, anota en los paréntesis la letra que consideres sea la correcta

1. Es el ejemplo de una sustancia pura: ( )
2. a) Tinta. b) Agua. c) Aire. d) Madera.
1. Son dos propiedades de una mezcla: ( )

a) Están formados por compuestos y éstos se pueden separar por métodos químicos. b) Pueden ser homogéneas o heterogéneas, pero su componentes alteran sus

propiedades. c) Sus componentes guardan una proporción constante y son homogéneas. d) Las sustancias que los componen conservan sus propiedades y solamente se

pueden separar por métodos físicos.

1. Los componentes en una mezcla, se encuentran en: ( )
2. a) Cantidades variables. b) Relación inversa. c) Cantidades constantes. d) Relación directa.
3. En una mezcla, sus componentes: ( )
4. a) Combinan sus propiedades internas. b) Están en proporciones fijas. c) Se separan por métodos físicos. d) Se separan sólo por reacciones químicas.
5. Partícula más pequeña que puede existir con propiedades de materia: ( )
6. a) Elemento. b) Molécula.c) Átomo. d) Mezcla.
7. Sustancia constituida por átomos del mismo número atómico y no puede descomponerse por métodos químicos: ( )
8. a) Mezcla. b) Molécula. c) Compuesto. d) Elemento.
9. Sustancias que se pueden separar por métodos físicos: ( )
10. a) Mezclas. b) Compuestos.c) Átomos.
11. Son tres ejemplos de mezclas: ( )
12. a) Oxígeno, alcohol, acero. b) Smog, agua, anillo de oro. c) Niebla, agua de mar, aire. d) Nitrógeno, agua oxigenada, plata.
1. Es un ejemplo de una mezcla sólido-gas: ( )

a) Aire. b) Humo. c) Vapor. d) Niebla.

10.Es un ejemplo de mezcla líquido-gas: ( )

a) Acero. b) Aire. c) Niebla. d) Humo.

11.Las siguientes son características de los componentes de una mezcla, excepto: ( )

a) Conservar sus propiedades. b) Tienen una masa fija. c) Separarse por medios mecánicos. d) Estar en cualquier cantidad.

12.Ejemplo de mezcla: ( )

a) El cloruro de sodio. b) El petróleo. c) El agua. d) El alcohol etílico.

13.Se refiere a una característica de los compuestos: ( )

a) Son homogéneos y heterogéneos. b) Se separan por centrifugación. c) Sus componentes conservan sus propiedades. d) Sus componentes pierden sus propiedades iniciales.

14.Sustancia que se separa por métodos químicos: ( )

a) Mezcla. b) Compuesto. c) Solución. d) Elemento.

15.Sustancia en donde los constituyentes que la forman están unidos químicamente: ( )

a) Mezcla. b) Compuesto. c) Solución. d) Elemento.

16.Ejemplo de compuesto: ( )

a) La leche. b) El aire. c) La sangre. d) El amoniaco.

17.Ejemplo de elemento químico: ( )

a) Alcohol. b) Helio. c) Pólvora. d) Aire.

18.La unión de dos o más elementos recibe el nombre de: ( )

a) Isótopo. b) Mezcla. c) Elemento. d) Compuesto.

19.Es la sustancia que resiste todas las pruebas químicas sin descomponerse en otras sustancias más sencillas: ( )

a) Mezcla. b) Compuesto. c) Solución. d) Elemento.

20.¿En cuál de los siguientes grupos de sustancias tenemos únicamente elementos?:( )

a) Plomo, hierro, sal. b) Plomo, hierro, aire. c) Plomo, hierro, alcohol. d) Plomo, hierro, cloro.

21.La electrólisis: ( )

a) Se utiliza para conocer el punto de fusión de un compuesto. b) Se emplea para separar una mezcla. c) Es un proceso de obtención de compuestos. d) Es un proceso para separar los elementos de un compuesto.

22.Los elementos que constituyen un compuesto: ( )

a) Conservan sus propiedades y están en cualquier proporción. b) Conservan sus propiedades y están en proporción fija. c) Pierden sus propiedades y están en proporción fija. d) Pierden sus propiedades y están en cualquier proporción.

23.La destilación es un método físico de separación que utiliza la siguiente propiedad de los componentes de una mezcla líquida: ( )

a) Punto de fusión. b) Solubilidad. c) Coeficiente de dilatación. d) Punto de ebullición.

24.Al calentar una mezcla de líquidos, se obtuvo la siguiente gráfica:

Temperatura

C

B

A

tiempo

Figura 29. Relación entre temperatura y tiempo de calentamiento en una mezcla de líquidos.

La parte C nos representa: ( )

a) Enfriamiento del líquido menos volátil. b) Temperatura de ebullición del líquido menos volátil. c) Calentamiento del líquido más volátil. d) Condensación del vapor del líquido más volátil.

25.La destilación es un proceso que se utiliza para separar mezclas: ( )

a) Sólido-sólido. b) Sólido-líquido. c) Sólido-gas. d) Líquido-líquido

26.La filtración se utiliza para separar mezclas heterogéneas de sólidos en líquidos y la propiedad física en que se basa es la: ( )

a) Dureza. b) Densidad. c) Temperatura. d) Solubilidad.

27.La decantación se emplea para separar dos sustancias líquidas siempre y cuando éstas tengan: ( )

28.

a) Diferente densidad y sean miscibles. b) Diferente densidad y no sean miscibles. c) Igual densidad y sean miscibles. d) Igual densidad y no sean miscibles.

29.Las moléculas son las partículas más pequeñas características de: ( )

a) Una mezcla. b) Un compuesto. c) Un catión. d) Un anión.

30.Partícula más pequeña que puede existir como compuesto es: ( )

a) Elemento. b) Molécula.c) Átomo. d) Mezcla.

31.Se tiene una mezcla homogénea de alcohol-agua, y para separarla se usa el método de: ( )

a) Decantación. b) Cristalización. c) Destilación. d) Filtración.

V. Resuelve los siguientes problemas:

i Porcentaje en masa

a) Una solución tiene una masa total de 600 gr. y contiene 75 gr. de KOH, ¿cuál es el porcentaje en masa de este compuesto?

b) Se desea preparar 500 gr. de una solución que contenga un 12% en masa de cloruro de sodio. ¿Qué cantidad de este compuesto es necesario?.

i Porcentaje en volúmenes

a) Si se mezclan 75 mL de alcohol y 125 mL de agua. ¿Qué porcentaje en volumen tiene el alcohol en dicha mezcla?.

b) Se desea preparar 250 mL de una solución de HNO3 al 5% ¿qué volumen de este ácido se necesita?.

i Molaridad

a) Encuentra la concentración molar de una solución que contiene 100 gr. de NaOH en un volumen total de 800 mL.

b) ¿Cuántos gramos de NaHCO3 deben disolverse para tener 750 mL de una solución de 0.25 moles?.

AUTOEVALUACIÓN

I. En este apartado podrás verificar si tus respuestas fueron correctas, así mismo identificarás el grado de dominio que tienes de la información.

Mezclas	Compuestos	Elementos
Papel	Agua	Cobre
Leche	Alcohol	Carbono
Plástico	Acetona	Plata
Refresco		Plomo
Naranja	Sal	Oro
Mayonesa		Aluminio
Agua azucarada		Hierro
Cacahuate		Azufre
Tierra
Cigarro
Agua salada
Encendedor
Té preparado
Aceite
Hule espuma
Tela
Huevo cocido
Madera
Una llave
Pepita de calabaza
Sandía
Torta
Arena
Jarabe
Tornillo

II.

Mezcla. Está formada por dos o más componentes, su unión es física, se pueden separar por medios físicos. Sus componentes conservan sus propiedades originales.

Compuestos. Están formados por dos o más constituyentes, su unión es química, se pueden separar por métodos químicos, sus constituyentes pierden su proporción original.

Elemento. Es una sustancia pura que no se puede descomponer en otra, ya que está formada por la misma clase de átomos.

III.

IV.

1. b
2. d
3. a
4. c
5. a
6. d
7. a
8. c
9. b

10. c	19. d	28. b
11.b	20. d	29. b
12. b	21. d	30. b
13. d	22. c
14. b	23. d
15. b	24. b
16. d	25. d
17. b	26. d
18. d	27. b

i Porcentaje de masa 75 x 100

a) % KOH =

600 % KOH = 12.5

§ 500g·

b) NaCl = 12 % ¨ ¸

© 100 ¹

60g. NaCl i Porcentaje en volumen

75 mL x 100

a) % Alcohol = 200 mL

% Alcohol = 37.5

§ 250 mL·

b) HNO3 = 5 % ¨

¸

© 100%¹ HNO3 = 12.5 mL i Molaridad a) Fórmulam

M = ⁿ donde n = por lo tanto Na = 23 x 1 = 23

LPM O = 16 x 1 = 16

H = 1 x 1 = 1 ___ PM = 40 g/mol Para encontrar n sustituimos valores:

100g

n = = 2.5 mol.

40  /

gmol Retomando la primer fórmula tenemos que: 25 g/

. mol

M = = 3.125 L /mol.

08 L

.

b) Fórmula Despejando Sustituyendo n = (M) (L) n = (0.25 moles) (0.75L)

M = ⁿ

L

n = 0.188 mol Para obtener este valor en gramos se debe hacer lo siguiente:

Obtener PM de NaHCO3 Na = 23 x 1 = 23 H = 1 x 1 = 1 C = 12 x 1 = 12

Por tanto:

x

O = 16 x 3 = 48 n = 0.188 mol

§¨ ©

48 g

·

¹¸

PM = 48 n = 9.024 g

ANEXO

Respuestas a las actividades que realizaste a lo largo del capítulo.

Soluciones

1. Coloide
2. Solución.
3. Coloide
4. Solución.
5. Coloide.
6. % m = 16.66
7. a) 1.14 m b) 1.19 m c) 0.9 m
8. Vol = 1250 ml

Separación de constituyentes de mezclas

1. Son aquellas sustancias que presentan una sola fase.
2. Leche, mayonesa, agua, agua azucarada, refresco.
3. Son aquellas sustancias que presentan más de una sola fase.
4. Granito, agua turbia, alimentos, agua con hielo, petróleo con agua.
5. Sus componentes se unen físicamente. Sus componentes conservan sus propiedades originales. Sus componentes se pueden separar fácilmente.
6. a) oro de 14 k b) agua de mar c) smog arena-azufre leche con chocolate neblina
7. Para separar una mezcla formada por dos líquidos miscibles con diferentes puntos de ebullición.
8. Proceso por medio de el cual se puede separar un sólido de un líquido.
9. En un gran número de procesos industriales, entre ellos la refinación de aceites, tratamiento y depuración de agua en las grandes ciudades. 10.Cristalización: método para purificar un sólido mezclado con otro mediante un solvente. Tamizado: método para separar dos sólidos que tienen diferente tamaño de partícula. Evaporación: método mediante el cual se separa un sólido disuelto de un líquido.

Centrifugación: método para separar los componentes de una mezcla en donde cada componente tiene diferente masa.

11.a) evaporación b) tamizado c) destilación d ) filtración.

Elementos

I. Na MgCu K RbAlO C Sr Br H2l

II. Litio Berilio Boro Flúor Oro Plata Mercurio Magnesio Calcio Fierro Níquel Azufre

III. Oro, cobre, plata, hierro, plomo, mercurio, azufre, carbono.

IV.

109 elementos

V.

Mercurio-bromo

VI. a) Boyle

C A P Í T U L O 2

CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS

2.1 CARACTERIZACIÓN DE LOS ELEMENTOS

2.1.1 Propiedades Físicas.

2.1.2 Propiedades Químicas.

2.1.3 División de los Elementos.

2.1.4 Alotropía.

2.2 CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS

2.2.1 Las Ideas Básicas de Mendeleiev.

2.3 LA TABLA PERIÓDICA

2.3.1 Metales y No Metales.

2.4 LOS PRINCIPALES GRUPOS O FAMILIAS

2.4.1 Metales Alcalinos.

2.4.2 Metales Alcalinotérreos.

2.4.3 Halógenos.

2.4.4 Aplicaciones de la Tabla Periódica.

2.5 METALES Y NO METALES MÁS IMPORTANTES

En este capítulo:

APRENDERÁS	¿CÓMO LO LOGRARÁS?	¿PARA QUÉ TE SIRVE?
i A reconocer las propiedades de los elementos, así como su clasificación.	i Conociendo los antecedentes y relacionándolos con la clasificación. i Analizando la forma en cómo está distribuida la tabla periódica, así como identificando en fórmulas y nomenclatura de compuestos binarios. i Diferenciando las características de los metales y no metales.	i Para predecir el comportamiento de los elementos.

CAPÍTULO 2. CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS

2.1 CARACTERIZACIÓN DE LOS ELEMENTOS

Para estudiar la gran variedad de materiales existentes en el Universo es necesario clasificarlos con base en su composición, por lo que, de acuerdo con el criterio utilizado en el capítulo anterior, se clasificó a la materia en elementos, compuestos y mezclas.

En los fascículos l y II se menciona que Robert Boyle en el siglo XVII, señaló al elemento como una sustancia que no es posible descomponer en otra más simple.

John Dalton estableció que un elemento contenía una sola clase de partículas –en la actualidad conocidas como átomos– que no podían descomponerse en otras sustancias más simples debido a que eran indivisibles.

Johann Berzelius representó a los elementos mediante un símbolo constituido por una o dos letras, la primera mayúscula y, de ser necesario, la otra minúscula, como por ejemplo:

 El oxígeno se representa con la “O”

 Para el cobre “Cu”

Cualquier tipo de materia tiene ciertas características que la distinguen de las demás y que permiten comprobar si dos muestras del mismo material son iguales o diferentes. A estas características, mediante las cuales se distingue e identifica una muestra de materia se les llama propiedades de la materia.

Ejemplo de estas propiedades son: Color, olor, sabor, temperaturas de fusión o de ebullición, acidez o basicidad, polar o no polar, electronegatividad, reactividad o estabilidad, etcétera.

Algunas propiedades las pueden poseer dos sustancias, como sucede con el azúcar y la sal, que son sólidos cristalinos, solubles en agua, pero que, si quisiéramos identificarlas, no tomaríamos el sabor como único criterio para diferenciarlas, dado que si no conocemos lo suficiente de una sustancia nos podemos intoxicar. La densidad y la estabilidad térmica serían más apropiadas para identificarlas, porque al colocar el azúcar y la sal en una sartén, la primera se funde y adquiere un color marrón, mientras que la segunda nunca cambia de color a ninguna temperatura y difícilmente se funde. Para caracterizar a un elemento mencionamos sus propiedades físicas y químicas que permiten distinguirlos y les proporcionan una inconfundible identidad.

2.1.1 PROPIEDADES FÍSICAS

Algunas propiedades físicas se pueden medir y su comparación es la mejor manera para distinguir a un material de otro.

Observemos la siguiente situación.

Si se pierde tu mejor amigo(a), ¿qué datos proporcionarías para su localización?: nombre, edad, sexo, peso, piel, estatura, etcétera.

Entre las propiedades que puedes mencionar para identificar al elemento químico oro están: sólido de color amarillo, masa atómica 196.97, densidad 19.3 g/cm³, punto de fusión 1 063 ⁰C, punto de ebullición 2 600 ⁰C, capacidad calorífica 0.535 cal/g ⁰C, etcétera.

Otras propiedades físicas raramente son cuantificadas, pues principalmente

son descriptivas, ¿qué cualidades podrías mencionar de tu novia(o)?:

conversador o callado; alegre o serio; egoísta o altruista; inteligente o creativo.

De manera análoga se puede mencionar que el oro es el más maleable de los elementos ya que puede formar láminas de menos de una diezmilésima de milímetro de espesor y es el más dúctil dado que puede obtenerse un hilo de 2 mil metros de largo de un gramo de oro, es conductor térmico y eléctrico, posee brillo metálico, tenacidad, es blando, etcétera.

2.1.2 PROPIEDADES QUÍMICAS

Las propiedades químicas son las cualidades características de una sustancia que la hacen cambiar, bien sea por sí misma o por la acción de otras sustancias, para formar nuevos materiales. Las propiedades químicas son intrínsecas; por ejemplo, es característico que en presencia del oxígeno arda el fósforo blanco, se oxide el fierro o se escuche una explosión cuando reacciona el hidrógeno.

2.1.3 DIVISIÓN DE LOS ELEMENTOS

Cuando se estudian las propiedades físicas y químicas de los más de 100 elementos hasta ahora conocidos se observa que exhiben una gran diversidad de propiedades; sin embargo, existen algunas características comunes, tanto físicas como químicas, que permiten hacer una división específica de los elementos.

Metales

Los elementos sólidos (excepto el mercurio), que exhiben lustre metálico, son maleables (pueden transformarse en láminas), dúctiles (pueden estirarse en alambres), duros (resistencia a cambiar de forma), tenaces (resistencia a romperse), elevada conductividad térmica y eléctrica, tienen un punto de fusión y de ebullición elevado y se combinan entre sí en cualquier proporción, además de formar aleaciones, se clasifican como metales.

Mira a tu alrededor y observarás metales en puertas, monedas, automóviles, estufas, o en los pantalones, como en los cierres y los broches. Los elementos metálicos más abundantes en la corteza terrestre son el aluminio y el hierro. Aproximadamente tres cuartas partes del total de los elementos se clasifican como metales.

No metales.

Los elementos sólidos, líquidos y gaseosos, que son malos conductores de la energía eléctrica, buenos aislantes del calor, no son dúctiles, son quebradizos, poseen puntos de fusión y ebullición bajos, baja densidad, etc. se clasifican como no metales.

Puedes apreciar, principalmente, no metales en los alimentos, en la atmósfera, en los bosques, en el mar o en tu cuerpo. Los no metales más abundantes en la corteza terrestre son el oxígeno y el silicio. En el Universo es el hidrógeno.

Semimetales

Los elementos que presentan propiedades de metales y no metales se consideran semimetales, y entre éstos están el germanio, el arsénio y el antimonio.

Considerar todas las propiedades físicas y químicas de un elemento para diferenciarlo de otro sería una tarea inagotable, por lo que se utilizan, principalmente, las siguientes propiedades para caracterizarlos:

Masa atómica relativa. La masa atómica es una cantidad demasiado pequeña para poder determinarse aún con la balanza más sensible, debido a lo cual se ha establecido una escala de masas relativas de los átomos, la que se basa en la comparación de las masas de los átomos con respecto de la masa de un carbono al que se le asignó un valor de 12 uma (unidad de masa atómica) en forma arbitraria. La masa atómica de un elemento es el promedio ponderado de las masas de sus isótopos⁵ naturales.

Valencia o número de oxidación. Es un número entero que se utiliza para describir la capacidad de combinación de un elemento cuando forma uno o varios compuestos. El hidrógeno tiene una valencia con valor arbitrario igual a uno. Se puede determinar por comparación con el hidrógeno la valencia de todos los demás elementos. Así mismo, algunos elementos tienen valencia fija, como el sodio, el calcio, el aluminio, el silicio, etc.; pero otros tienen más de una valencia, como el cloro, el nitrógeno, el fósforo, el manganeso, etc.

⁵ Los isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen diferente masa.

2.1.4 ALOTROPÍA

Algunos elementos presentan formas diferentes llamadas alótropos, como por ejemplo:

El fósforo existe en tres formas alotrópicas: fósforo blanco (algunas veces llamado amarillo, a pesar de que el fósforo es bastante incoloro cuando es puro); este alótropo es muy venenoso. El fósforo rojo comercial es un polvo rojo-violeta, sin ningún olor ni sabor y no es venenoso. El fósforo negro es un material en hojuelas parecido al grafito y, como el grafito, buen conductor eléctrico, aunque es el menos soluble y menos reactivo de los alótropos del fósforo.

Otro ejemplo de alotropía es el del azufre, elemento que presenta tres formas alotrópicas: azufre rómbico (o alfa), el cual presenta forma de octaedro truncado, es insoluble en agua, poco soluble en alcohol, soluble en sulfato de carbono; azufre monoclínico (o beta), y azufre plástico o amorfo (azufre gama) como se muestra en la siguiente figura.

ACTIVIDAD DE REGULACIÓN

1) Observa en la siguiente tabla, las propiedades representativas de los elementos. Tabla 8

Elemento	Símbolo	Masa	Densidad	Punto	Estado	Fecha de	Investigador
		atómica	(g/mol)	de	natural	descubri	(nacionalidad)
Hidrógeno	H	(uma*) 1.008 x 10-3	0.0890	fusión (0C) -259.14	En la atmósfera, combinado en todo el planeta.	miento 1766	Henry Cavendish (Inglaterra)
sodio	Na	22.997	0.971	97.5	Nunca está libre, se encuentra principalmente como NaCl.	1807	Humphrey Davy (Inglaterra)
Berilio	Be	9.02	1.8	1280.0	En algunos minerales como fluoruros de berilio.	1797	Louis N. Vauguelin (Francia)
Carbono	C	12.01	3.51	3.500.0	En forma de mineral y compuestos orgánicos.	Desde la antigüedad
Nitrógeno	N	14.008	0.81	-209.86	En el aire, en forma de amoniaco y en las proteínas.	1772	Daniel Rutherford (Inglaterra)
Oxígeno	O	16.00	1.27	-218.4	En la atmósfera, como agua y en los compuestos orgánicos.	1774	J. Priestley (Inglaterra)
Cloro	Cl	35.457	1.56×10-3	-101.6	En forma de mineral, principalmente como NaCl.	1774	Carl W. Sheele (Suecia)
Helio	He	4.003	0.117×10-3	-272.0	En la atmósfera de la tierra, en el Sol y en minerales.	1894	William Ramsey (Inglaterra)

* uma: unidad de masa atómica.

2) De acuerdo con los datos mostrados en la tabla 8 contesta lo siguiente:

¿Cuáles elementos son gases?.

¿Qué elementos se encuentran en estado sólido?.

¿Cuáles elementos son líquidos?.

¿Qué elemento tiene mayor densidad?.

¿Cuáles elementos son metales?.

¿Qué elemento se conoce desde la antigüedad?.

3) En el laboratorio observa cuidadosamente con una lupa la forma de los alótropos:

El azufre, que presenta tres formas diferentes o alotrópicas, se puede obtener de la siguiente manera:

Azufre monoclínico. Se obtiene al calentar el azufre en un crisol (o una cucharilla) hasta fundirlo. Después de enfriar lentamente cristaliza en forma de agujas de color amarillo; es insoluble en sulfuro de carbono. Se transforma en rómbico con el tiempo (ver figura 31).

Figura 31

Azufre plástico o amorfo. Se obtiene al enfriar rápidamente el azufre fundido; esto se logra al fundir el azufre en polvo o azufre en flor y vertir el líquido fundido en un recipiente con agua.

Figura 32

4) Contesta en tu cuaderno las siguientes preguntas:  ¿Qué aspecto tienen los productos formados?.  ¿Qué explicación puedes dar a este cambio?.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 5

“CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA MATERIA”

Objetivo

Identificar las propiedades físicas de algunos metales y no metales, mediante la observación, para conocer sus características principales.

Cuestionario de conceptos antecedentes

Investiga:

1. ¿Qué es una propiedad física?.
2. ¿Qué es una propiedad química?.
3. ¿Cuáles son las características principales de los metales?.
4. ¿Cuáles son las características principales de los no metales?.

Materiales	Sustancias
☛ Alambre de cobre	☛ azufre
☛ lámina de aluminio	☛ carbón en polvo
☛ clavo de fierro	☛ zinc en granalla
☛ lámina de antimonio	☛ yodo
☛ cinta de magnesio	☛ plomo
☛ espátula
☛ circuito eléctrico
Problema

¿Las características de los metales y no metales son iguales o diferentes?.

Hipótesis

Desarrollo experimental

Examina las características de los elementos proporcionados y con la espátula trata de dividir en dos el material para conocer si es duro y/o tenaz. Llena la tabla con las siguientes propiedades:

Registro de observaciones Discusión

Estado de Elemento Agregación		Dureza			Apariencia Tenacidad Metal No metal Frágil Tenaz
	Color	Blando	Duro	Brillo

Para realizar una discusión con mayores fundamentos, te sugerimos que realices una investigación documental en la cual puedas conocer cómo varían las propiedades periódicas. Como siguiente paso, y apoyándote en la investigación documental, anota en los renglones las diferencias o similitudes que observaste entre los metales y los no metales.

Conclusión(es).

EXPLICACIÓN INTEGRADORA

Al revisar este mapa conceptual conocerás los aspectos que intervienen en la caracterización de los elementos.

2.2 CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS

Como hemos observado, los elementos químicos presentan tal cantidad de propiedades que distinguen a unos de otros, que es casi imposible conocer las propiedades de todos los elementos; por ejemplo, sodio, potasio y yodo se comportan de manera diferente con el agua. El primero reacciona violentamente; el segundo lo hace aún más violentamente, y el tercero no reacciona.

Al preguntarse acerca del comportamiento de elementos como el hierro, el carbono o el cobre con el agua, conduce a varios cuestionamientos: ¿es posible encontrar un orden en los elementos que permita sistematizar el conocimiento de sus propiedades?, ¿es posible, a partir del ordenamiento de los elementos, predecir su comportamiento químico?. Si es posible, ¿cuáles son los criterios necesarios para clasificar a los elementos?.

Para responder a estas dudas consideremos los ejemplos siguientes para entender el concepto de clasificación: en una biblioteca, los libros se encuentran repartidos en secciones: Ciencias Naturales, Literatura, Matemáticas, etc., mientras que en un zoológico los animales se encuentran ubicados en secciones: mamíferos, aves, reptiles, etc. De acuerdo con estos ejemplos observamos que los libros y los animales están agrupados o divididos de acuerdo con ciertas características que les son comunes: los libros de Ciencias Naturales tratan de Biología, Química y Física; mientras que los mamíferos son aquellos “animales vertebrados caracterizados por tener glándula mamaria para la alimentación de sus crías”, y pertenecen a ellos los primates, carnívoros, roedores, etc., por lo que podemos concluir que clasificar significa “ordenar a los seres vivos o cosas en grupos con características comunes”.

ACTIVIDAD DE REGULACIÓN

Elabora un cuadro sinóptico sobre la forma en que están clasificados o agrupados los diferentes departamentos de una tienda de autoservicio.

La tabla periódica de los elementos, común en cualquier texto de Química, es una forma organizada de agrupar y clasificar a los elementos, además de ser instrumento valioso para el estudio de la Química, dado que nos permite conocer de manera sistemática las propiedades de los elementos y su comportamiento químico.

¿Cómo se llegó a la tabla periódica?. ¿Cuál fue su origen?. ¿Por qué es periódica?.

¿Quién o quiénes participaron en su construcción?. ¿Cuáles fueron los criterios utilizados en su construcción?.

Para responder a estos cuestionamientos revisemos el desarrollo histórico de su construcción:

Desarrollo histórico de la Tabla Periódica

Durante los siglos XVIII y XIX se realizaron diversos intentos por clasificar a los elementos, de los cuales sólo estudiaremos aquéllos que guardan estrecha relación con la tabla periódica que conocemos actualmente.

En 1817, J. Döbereiner, químico alemán, observó que las propiedades del calcio, el bario y el estroncio eran muy parecidas, aunque también advirtió que la masa atómica del estroncio era aproximadamente la mitad de las del calcio y del bario. Con estos tres elementos, Döbereiner formó un grupo al cual denominó Tríada y, basándose en características semejantes, como las propiedades químicas y sus masas atómicas, encontró algunas otras tríadas, como se observa en la siguiente tabla.

Tabla 9.

Nombre	Masa
	atómica
Calcio	40
Bario	137
Promedio	88.5
Estroncio	87.6

Nombre	Masa
	atómica
Cloro	35.5
Yodo	127
Promedio	81.3
Bromo	79.9

Nombre	Masa
	atómica
Azufre	32
Telurio	127
Promedio	79.8
Selenio	79.2

Cabe señalar que a pesar de que las tríadas de Döbereiner relacionaban las propiedades y las masas atómicas de los elementos, esta clasificación no logró impactar a los químicos de su época, principalmente porque la mayoría de las tríadas no cumplían con estas características.

En 1862, el geólogo francés A.E. Beguyer de Chancourtois ordenó a los elementos, de acuerdo con sus pesos atómicos, en una espiral alrededor de un cilindro vertical que dividió en 16 líneas verticales, y encontró que los elementos con propiedades semejantes se localizaban sobre una misma vertical. En la línea 7 quedaron ubicados el litio, el sodio y el potasio, que coinciden con una de las tríadas de Döbereiner como se observa en la figura siguiente.

ESQUISSE DE LA VIS TELLURIQUE

246

(H²O) Hydrogene (HO) Hydrogene

Lithium (G1O) Glucinium Bore Carbone

Azote Oxygéne

Fluor

Sodium Magnésium

Aluminium (SiO²) Silicium

Phosphore Soufre

Chlor

Potassium Calcium

8 10 12 14 16

	H	H
		LI
				Gl
					Bo
						C
O							Az
								O
	Fl
		Na
				Mg M	g
					A	l
						Si
							P	h
								S
Cl				Mg
			K
				Ca

Figura 33. Hélice telúrica de Chancourtois.

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

La hélice telúrica de Chancourtois considera como el primer intento para clasificar a los elementos periódicamente, debido a que las propiedades de los elementos se repiten después de intervalos determinados (como el vaivén de un péndulo), no tuvo mucho éxito. Incluso fue ignorada por los químicos lo cual se explica por dos inconvenientes importantes: por una parte mezcla elementos y compuestos, y por otra su representación gráfica es compleja.

En 1864, J.A.R. Newlands, químico inglés, encontró que, al ordenar los elementos, según su masa atómica creciente, había una repetición de sus propiedades en cada octavo elemento, algo semejante a las octavas de la escala musical, como se observa en la siguiente tabla:

Tabla 10. Representación del “Octavo” de Newlands.

1	2	3	4	5	6	7	8
Li	Be	B	C	N	O	F	Na
N a	Mg	Al	Si	P	S	Cl	K

Las publicaciones científicas se negaron a considerar el artículo de Newlands en que describía la clasificación de los elementos, llamada Ley de las Octavas, debido, principalmente, a la inconsistencia demostrada, ya que mientras unas columnas de la tabla contenían elementos semejantes, otras tenían elementos dispares, lo que hizo pensar a los científicos que se trataba de una coincidencia.

Tanto L. Meyer (1830-1895) como D.I. Mendeleiev (1834-1907), que asistieron al Primer Congreso Internacional de Química de Karlsruhe, enfocaron sus estudios a la búsqueda de una clasificación de los elementos, en gran parte motivados por su labor como profesores de universidad. Ambos estaban empeñados en hacer un manual de Química General para sus alumnos que presentara a la Química de manera ordenada, racional y sistemática. Los dos llegaron a la clasificación periódica de los elementos, aunque para desgracia de Meyer la publicación de la segunda edición de su libro se retrasó y su tabla apareció después de la de Mendeleiev, es decir hasta 1870.

La estructura general (periodos y grupos) de la tabla que actualmente conocemos es casi la misma que la propuesta por el químico ruso Mendeleiev en su libro Los principios de la Química en 1874.

2.2.1 LAS IDEAS BÁSICAS DE MENDELEIEV

a) Cuerpo simple-molécula y elemento-átomo

Para Mendeleiev, “un cuerpo era algo material, metal o metaloide, capaz de reaccionar químicamente”. A la expresión de “cuerpo simple” le corresponde la idea “molécula”. Por el contrario, el nombre de “elemento” sirve para caracterizar las partículas materiales que forman los cuerpos simples y compuestos, de ahí que la palabra “elemento” conduce a la idea de “átomo”. De lo anterior Mendeleiev formó una red de cuatro conceptos fundamentales.

cuerpo simple o compuesto: molécula átomo: elemento

b) Las “valencias” de los elementos

Para Mendeleiev era conocido que “cada elemento tenía cierto poder de combinación”; por ejemplo, el átomo de hidrógeno sólo podía combinarse con otros átomos, y nunca se combina con dos átomos de oxígeno. Por otro lado, el oxígeno podía combinarse con dos átomos (por ejemplo H2O). Así pues, el hidrógeno tenía un “poder de combinación” de uno, lo mismo con el sodio, el litio, entre otros elementos. Esta capacidad de combinación que exhiben los elementos se denomina valencia, en la siguiente tabla te mostramos algunos ejemplos de valencia.

Tabla 11. Valencia de elementos en orden de su peso atómico.

Elemento	Valencia	Elemento	Valencias
Hidrógeno	1	Magnesio	2
Litio	1	Aluminio	3
Berilio	2	Silicio	4
Boro	3	Fósforo	3
Carbono	4	Azufre	2
Nitrógeno	3	Cloro	1
Oxígeno	2	Potasio	1
Flúor	1	Calcio	2
Sodio	1

c) Similitud y diferencia

Para Mendeleiev no sólo el parecido entre los elementos químicos era importante, sino también las diferencias, de ahí que, al comparar los extremos, los metales alcalinos y halógenos, se dio cuenta de la regularidad en el crecimiento del peso atómico de los elementos de estos dos grupos.

La Tabla Periódica de Mendeleiev consta de ocho grupos y doce series. Los grupos que se etiquetan con números romanos, de acuerdo con la valencia de los elementos, son las columnas, mientras que las series corresponden a los renglones, ver la tabla 12.

El grupo l esta formado por hidrógeno, litio, sodio, potasio, rubidio y cesio, que pertenecen a la familia de los metales alcalinos, así como también por el cobre, la plata y el oro que son metales con muchas propiedades en común.

El grupo VII lo forman los halógenos (flúor, cloro, bromo y yodo), que guardan mucha similitud química.

En el grupo VIII aparecen tres tríadas: la primera formada por el hierro, el cobalto y el níquel; la segunda por el rutenio, el rodio y el paladio, y la tercera por el osmio, el iridio y el platino, metales con características semejantes.

Tabla 12. Clasificación periódica de los elementos según Mendeleiev

GrupoÓxidos e	l R2O	II RO	III R2O4	IV RO2	V R2O4	VI RO4	VII R2O7	VIII RO4
Hidróxidos típicos 1 2 3 4 s e 5 r i e 6 7 8 9 10 11 12	H (1)			H4R	H3R	H2R	HR
	Li (7)	Be (9.4)	B (11)	C (12)	N (14)	O (16)	F (19)
	Na (23)	Mg (24)	Al (27.3)	Si (28)	P (31)	S (32)	Cl (33.5)
	K (39)	Ca (40)	– (44)	Ti (48)	V (51)	Cr (52)	Mn (55)	Fe (56) Co (59) Ni (59) Cu (63)
	[Cu (63)]	Zn (65)	– (68)	– (72)	As (75)	Se (78)	Br (80)
	Rb (85)	Sr (87)	? Yt (88)	Zr (90)	Nb (94)	Mo (96)	– 100	Ru (104) Rb (104) Rd (106) Ag (108)
	[Ag (108)]	Cd (122)	In (133)	Sn (118)	Sb (122)	Te (125)	l (127)
	Cs (133)	Ba (137)	?Di (138)	?Ce (140)
			?Er (178)	?La (180)	Ta (182)	W (184)		Os (195) Ir (197) Pt (198) Au (199)
	[Au (199)]	Hg (200)	Ti (204)	Pb (207)	Bi (208)
				Th (231)		U (204)

Las predicciones de Mendeleiev

En su tabla periódica, Mendeleiev reservó tres lugares para elementos que faltaban por descubrir, a los cuales llamó ekaboro, ekaboaluminio y ekasilicio, encontrándose que coincidían con sus predicciones. Estos elementos fueron el escandio, el galio y el germanio, respectivamente, por ejemplo:

Tabla 13. Comparación de las propiedades del ekasilicio y el germanio.

Propiedad Peso atómico (uma) Densidad del elemento (g/mL) Fórmula del óxido Densidad del óxido (g/mL) Fórmula del cloruro Punto de ebullición del cloruro (0C) Densidad del cloruro (g/mL)	ekasilicio 75 5.5 MO2 4.7 MCl4 < 100 1.9	germanio 72.3 5.36 GeO2 4.70 GeCl4 83 1.88

EXPLICACIÓN INTEGRADORA

La clasificación de los elementos ha representado un reto para los químicos, muchos de los cuales dedicaron gran parte de su vida a establecer clasificaciones que permitieran organizar la gran diversidad de elementos químicos. Los principales criterios utilizados en casi todas las clasificaciones propuestas se basaron en el conocimiento de las propiedades físicas y químicas, la masa atómica, así como la valencia de los elementos.

ACTIVIDAD DE REGULACIÓN

Compara la clasificación de los elementos, propuesta por Mendeleiev con la tabla periódica de los elementos químicos actual, que se presenta en la figura 28 y anota en los renglones correspondientes tus observaciones.

Semejanzas

Diferencias

2.3 LA TABLA PERIÓDICA

El descubrimiento de nuevos elementos, los gases nobles y las tierras raras entre ellos, aunque han agrandado la tabla periódica de Mendeleiev, no ha cambiado su aspecto general. La tabla periódica, que incluye a los 106 elementos hasta ahora conocidos, se divide en grupos o familias –reciben este nombre por la semejanza entre sus miembros–, los periodos ubicados en las columnas y los renglones, respectivamente. De acuerdo con la tabla periódica (fig. 34) el total de grupos es de 18 y el de periodos siete.

( ^* ) Elementos sintéticos que tienen un período de vida inestable, ya que su duración es



en términos de segundos.

2.3.1 METALES Y NO METALES

Metales

Los metales están ubicados a la izquierda de la tabla periódica y corresponden a la mayor parte de los elementos, como se muestra en la figura .

Las propiedades de los metales se acentúan más en aquellos elementos que están ubicados más a la izquierda de la tabla periódica, en donde se encuentra el grupo 1, la familia de los metales alcalinos y el grupo 2 la familia de los metales alcalinotérreos, que representa el mayor carácter metálico.

Metales de Transición

Los elementos que van del grupo 3 al 12, ubicados en el centro de la tabla periódica, forman un bloque conocido como metales de transición. Este bloque incluye a los 10 elementos que van del escandio (Sc) al zinc (Zn) del cuarto periodo, y a los elementos correspondientes debajo de ellos en los periodos quinto, sexto y séptimo, así como a los lantánidos y actínidos. La figura 36 indica el lugar que ocupan estos elementos en la tabla periódica.

No metales

Los no metales se encuentran ubicados a la derecha de la tabla periódica, como se muestra en figura 37.

Las propiedades tanto físicas como químicas de los no metales se acentúan más en aquellos elementos que están más a la derecha de la tabla periódica. Los elementos del grupo 18, conocidos como gases nobles, y los del grupo 17, los halógenos, presentan el mayor carácter no metálico.

Metaloides

Los metaloides parecidos a los metales, que a menudo se les conoce como semimetales, que incluye, entre otros elementos al boro (B), el silicio (Si), el germanio (Ge), el arsénico (As), el antimonio (Sb), el selenio (Se) y el Teluro (Te), están ubicados en una pequeña región en forma diagonal, según se muestra en la figura 38.

Tabla 13. Propiedades de los metales y no metales

Propiedades	Metales	No metales
Estado de agregación	Aproximadamente 80 sólidos y un líquido.	10 sólidos, 5 líquidos y 5 gases
Color	Grises, excepto cobre y oro.	Coloridos
Conductividad térmica	Alta	Baja
Conductividad eléctrica	Alta (la plata tiene la mayor conductividad).	Baja (excepto el grafito)
Lustre	Metálico. Los elementos con mayor brillo metálico son: oro, plata y platino	Opaco
Maleabilidad	Maleables, en un milímetro de espesor se pueden colocar 12 000 láminas de oro.	No se pueden laminar
Ductibilidad	Dúctiles, un gramo de oro puede ser estirado en un alambre de 2 000 metros de largo.	No se pueden formar hilos
Punto de fusión	Altos Menor valor: –390C mercurio Mayor valor: –3870C Tungsteno	Bajo Menor valor: –2590C hidrógeno Mayor valor: 35000C carbono
Punto de ebullición	Altos Menor valor: 3570C mercurio Mayor valor: 5900 0C Tungsteno	Bajo Menor valor: –252.70C hidrógeno Mayor valor 42000C carbono
Tensión que resisten antes de romperse	Alta Menor valor: 210 kg/cm2 plomo Mayor valor: 4200 kg/cm2 tungsteno	Baja
Densidad	Alta Menor valor: 0.53 g/mL litio Mayor valor: 22.5 g/mL osmio	Baja Menor valor: 0.000089 g/mL hidrógeno Mayor valor: 6.94 g/mL telurio

Nota. Los gases nobles (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) se comportan como los no metales.

ACTIVIDAD DE REGULACIÓN

Completa la siguiente tabla: 1) Anota las distribuciones de los grupos según la clasificación clásica y moderna. 2) Ilumina de color: x Azul marino los metales, y de color azul claro los no metales de transición. x Rojo para los no metales y para los metaloides el color anaranjado.

*

+

*

+

Figura 39

EXPLICACIÓN INTEGRADORA

Actualmente la tabla períodica de los elementos químicos cuenta con 106 elementos, la cual está dividida en: metales y no metales, dentro de los primeros se localizan los metales de transición; en tanto que en los no metales se encuentran los elementos que se conocen como semimetales, aunque también reciben el nombre de metaloides.

2.4 LOS PRINCIPALES GRUPOS O FAMILIAS

2.4.1 METALES ALCALINOS

Grupo 1. Familia de los metales alcalinos: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr.

Los metales alcalinos (del árabe antiguo alcáli que significa “cenizas de planta”), como el potasio y el sodio, se hallan en las cenizas de las plantas al quemarse, se encuentran en la Naturaleza, principalmente en forma de sales binarias, en la corteza terrestre y en el mar. Son metales blandos que se pueden cortar con un cuchillo, con bajos puntos de fusión; son los más activos de los metales, por lo que se deben guardar en aceite o petróleo. Los metales alcalinos se obtienen por descomposición electrolítica de sus sales binarias fundidas.

Compuestos de los metales alcalinos

Los metales alcalinos forman una amplia variedad de compuestos, de los cuales sólo estudiaremos aquéllos que se forman al combinarse con el oxígeno (óxidos) y éstos con el agua (hidróxidos), así como con los halógenos para formar las sales binarias. La reacción general que ocurre entre los metales alcalinos y el oxígeno, formándose óxidos, se expresa de la siguiente manera:

Ejemplo:

metal alcalino + oxígeno

4 Na + O2

sodio oxígeno óxido de sodio

El nombre de los óxidos se construye escribiendo primero la palabra óxido seguida de la preposición de y por último el nombre del metal; por ejemplo, MgO, óxido de magnesio. Estos ácidos reaccionan fácilmente con el agua, dando los hidróxidos, de acuerdo con la

siguiente expresión.
Ejemplo:
óxido	+	agua	hidróxido
K2O	+	H2O	2 KOH
óxido de potasio		agua	hidróxido de potasio

Las bases, conocidas también como hidróxidos, se nombran añadiendo a la palabra hidróxido la preposición de y el nombre del elemento metálico; por ejemplo, el NaOH se denomina hidróxido de sodio.

Los metales alcalinos se combinan con los halógenos para producir haluros, conforme a la siguiente expresión. Ejemplo: metal alcalino + halógeno 2Na + Cl2 sodio cloro cloruro de sodio

Los haluros o halogenuros se designan con el nombre del halógeno con la terminación uro, seguidos de la preposición de y el nombre del elemento metálico; por ejemplo, Kf es el fluoruro de potasio.

Principales usos de los metales alcalinos y de sus compuestos

Muchos compuestos de los metales alcalinos, particularmente el sodio y el potasio, son industrialmente importantes. El hidróxido de sodio (sosa cáustica) y el hidróxido de potasio (potasa cáustica) se usan en la fabricación de productos tales como jabones, colorantes, pigmentos grasas y productos de papel. El litio se utiliza en pilas secas, y en algunas sustancias usadas para el tratamiento de la depresión maniaca.

2.4.2 METALES ALCALINOTÉRREOS

Grupo 2. Familia de los metales alcalinotérreos: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra.

Los metales alcalinotérreos (sus óxidos, las “tierras” de los alquimistas, dan en solución una reacción alcalina) se encuentran ampliamente distribuidos en la corteza terrestre como carbonatos, silicatos, fosfatos y sulfatos. El magnesio y el calcio son los más abundantes; montañas enteras están formadas por piedra caliza, CaCO3 (carbonato de calcio), y dolomita, CaMg (CO3)2 (carbonato de calcio y magnesio). Excepto el berilio, los elementos de este grupo son metales típicos. Son buenos conductores del calor y de la electricidad, pero son más duros, más densos y con punto de fusión más alto que los metales alcalinos.

Compuestos de los metales alcalinotérreos

Los metales alcalinotérreos arden en el aire al ser calentados, y forman el óxido correspondiente de acuerdo con la siguiente ecuación. Ejemplo : metal alcalino + oxígeno

óxido 2 Be + O2

2 Be O

berilio oxígeno óxido de berilio

estos óxidos son sustancias blancas, de elevado punto de fusión, que se combinan vigorosamente con el agua, dando los hidróxidos, de acuerdo con la siguiente ecuación. Ejemplo:

óxido + agua

hidróxido M y O + H20

Mg (OH)2 óxido de magnesio agua hidróxido de magnesio La regla para nombrar a estos hidróxidos es la misma que se designa a los hidróxidos de

los metales alcalinos. Estos hidróxidos son sustancias blancas que presentan propiedades de bases fuertes muy solubles en agua. El óxido de calcio (cal o cal viva) y el producto de su reacción con el agua Ca(OH)2 (cal

apagada) se aplica en la construcción.

Los metales alcalinotérreos se combinan vigorosamente con los halógenos, y desprenden calor según la expresión siguiente. Ejemplo:

metal alcalinotérreo + halógenos Ca + Cl2 calcio cloro cloruro de calcio Los haluros o halógenos se nombran de la misma manera que los haluros de los metales alcalinos.

Usos principales de metales alcalinotérreos y sus compuestos

El berilio es raro, caro y tóxico; las aleaciones de berilio-cobre son tan duras y resistentes como algunos aceros que se emplean en la manufactura de herramientas; el magnesio es utilizado en bombillas fotográficas; el hidróxido de calcio es una base industrial de importancia que se emplea en la fabricación de cemento. El radio se usa en el tratamiento del cáncer; las sales de estroncio se utilizan en la pirotecnia, y el bario se emplea para elaborar piedras de encendedor.

2.4.3 HALÓGENOS

Grupo 17. Familia de los halógenos: F, Cl, Br, l, At.

Los halógenos (“formadores de sal”) se encuentran en la Naturaleza principalmente en forma de sales binarias, en la corteza terrestre y en el mar, excepto al astato, cuyo isótopo de más larga vida es de alrededor de ocho horas. A temperatura ambiente, el l2 es sólido, Br2 es líquido, Cl2 y F2 son gases. Estos halógenos son los elementos más activos de los no metales que en presencia de la luz son explosivos, por lo que se deben guardar en frascos color ámbar. El flúor, el más activo de todos, se combina con cualquier elemento, excepto el helio, el neón y el argón.

Compuestos de los halógenos

Los halógenos, los elementos más activos químicamente, participan en una gran variedad de compuestos, de los cuales únicamente señalaremos aquéllos que se forman cuando reaccionan con el hidrógeno para convertirse en hidrácidos.

Ejemplo :

halógeno + hidrógeno

hidrácidos cloro + hidrógeno cloruro de hidrógeno

Cl2 H2 2 H C1

Para nombrar a los hidrácidos, primero se menciona el no metal con la terminación uro y después se anota al hidrógeno (en nuestro ejemplo, cloruro de hidrógeno).

2.4.4 APLICACIONES DE LA TABLA PERIÓDICA

El valor de la tabla periódica de los elementos no radica exclusivamente en conocer o predecir las propiedades, el comportamiento de los elementos que se conocen y los que todavía no se descubren, sino que puede sugerir la síntesis de nuevos productos.

Entre 1920 y 1930 se necesitaba una sustancia inocua, inodora, no inflamable, no corrosiva y barata que pudiera sustituir a los compuestos utilizados en los refrigerados de esa época, todos los cuales tenían propiedades indeseables. Thomas Midgley Jr., en 1929, se fijó que los elementos de la tabla periódica del lado derecho eran los únicos que formaban compuestos volátiles y que la inflamabilidad entre dichos compuestos aumentaba de derecha a izquierda y la toxicidad aumentaba de arriba hacia abajo en la tabla. Estas orientaciones apuntaban a compuestos de flúor, lo que fue una increíble deducción, pues nadie había considerado que el flúor pudiera no ser tóxico en alguno de sus compuestos. Fue en 1931 cuando se descubrió el primero de los freones (CCl2F2); sin embargo, investigaciones recientes han revelado que los freones tienen una acción destructiva en las capas que rodean a la Tierra, entre ellas la de ozono, la cual nos protege de la radiación ultravioleta.

ACTIVIDAD DE REGULACIÓN

Elabora en tu cuaderno un cuadro comparativo en donde muestres las características y principales usos de los metales alcalinos, metales alcalinotérreos y de los halógenos. Te sugerimos el siguiente cuadro.

	CARACTERÍSTICAS	PRINCIPALES USOS
Metales Alcalinos
Metales Alcalinotérreos
Halógenos

EXPLICACIÓN INTEGRADORA

Al revisar el mapa conceptual podrás identificar cuáles son los grupos más importantes dentro de la tabla periódica de los elementos químicos.

2.5 METALES Y NO METALES MÁS IMPORTANTES

Los indígenas en México empleaban sus conocimientos de la cal y el yeso para usos domésticos y de construcción. Aprovechaban el tequesquite (costras de cloruro de sodio y carbonato de sodio) para sazonar y facilitar la cocción de las legumbres, pero desconocían la utilidades de muchas sustancias. Este problema se presenta todavía.

¿Sabes cuáles son las principales propiedades que proporcionan los

metales de transición del periodo cuatro al cero?.

¿Qué elementos son necesarios para producir gases venenosos y

explosivos?.

¿Qué elementos permiten producir medicinas?.

A continuación se mencionan la importancia y empleo de algunos de los metales y no metales en la industria y economía.

Metales

Aluminio (Al)

El aluminio (del latín alumbre que significa “sabor astringente”), es un metal blanco argentino, bastante duro, funde a 660⁰C, muy maleable y tiene gran conductividad eléctrica. Por su abundancia en la Naturaleza es el cuarto entre todos los elementos; su principal mineral es la bauxita, que es un óxido de aluminio hidratado e impuro, Al2O3 x H2O. El aluminio elemental se obtiene por hidrólisis de una solución de Al2O3 en criolita fundida.

Este elemento (aluminio) se emplea como componente de distintas aleaciones, las cuales, además de tener buenas propiedades mecánicas, son muy ligeras, con las que se fabrican utensilios domésticos y partes para avión. En el organismo humano el contenido de aluminio constituye la décima parte del uno por ciento, pero el papel biológico aún no está aclarado. En México se encuentra en los estados de Puebla y Veracruz.

Calcio (Ca)

El calcio (del latín calcix que significa cal) es un metal blanco argentino, bastante duro, que funde a 810⁰C, buen conductor del calor y electricidad. Se encuentra ampliamente distribuido en la corteza terrestre como combinado formando silicatos, fosfatos y sulfatos. Los principales minerales del calcio son la piedra caliza CaCO3 (carbonato de calcio) y la dolomita CaMg(CO3)2 (carbonato de calcio y magnesio). El calcio elemental se prepara industrialmente por la electrólisis de sus sales fundidas.

Este metal (calcio) se utiliza en aleaciones, abonos, productos farmacéuticos, como descarbonizador, y en el tratamiento del agua potable; con el cerio se hacen piedras para los encendedores, forma parte de la cal, yeso, mármol, cemento, etc. En el cuerpo humano participa en la formación de huesos y dientes, en el mantenimiento de la temperatura corporal, en la transmisión de impulsos nerviosos, en la coagulación de la sangre. Una dieta rica en calcio te la proporciona el consumo de papa, centeno, trigo y leche. El calcio, en México, se obtiene en los estados de Jalisco, Hidalgo, D.F., Chihuahua, Sonora, Sinaloa y Durango.

Hierro (Fe)

El hierro (del latín ferrum) es un metal blanco, brillante buen conductor de la electricidad y el calor. Es muy abundante (cerca del 5% de la corteza terrestre) y fácil de obtener de sales minerales. Se encuentra en la Naturaleza como hematita (Fe2O3), linitita (Fe2O3.H2O), magnetita (Fe3O4), pirita (FeS2) y como impureza en otros minerales. Estos minerales sirven como fuente de hierro, excepto la pirita (pirita de hierro u oro de los tontos).

El hierro se emplea en la fabricación de casi todo. Con hierro o acero (hierro con carbono) se elaboran varillas, cables, estructuras, maquinarias y herramientas, así como imanes. Es componente de la hemoglobina, que transporta el oxígeno de los pulmones a los tejidos, participa en el crecimiento y es un componente de las enzimas. Una dieta que proporciona el hierro necesario comprende calabacitas, carne, hígado, pescado, aves, alubias, pasas y ciruelas. En el país se localiza en los estados de Baja California, Colima, Jalisco, Chihuahua, Durango, Guerrero y Michoacán.

Cobalto (Co)

El cobalto (del alemán Kobalt, “duende”), es un metal duro, relativamente poco reactivo, con brillo plateado azuloso. Es un elemento escaso que se encuentra asociado con el azufre y el arsénico, como en la cobaltita (CoAsS), que se obtiene por reducción de sus óxidos en un horno de fundición.

Se emplea ampliamente en aleaciones con el hierro, el níquel, el aluminio y otros metales para fabricar tuberías, motores y piezas de cohetes. El cobalto es un componente de la vitamina B12 de coenzimas, que se concentra en los riñones. Una dieta que proporciona cobalto consiste en riñones, leguminosas, remolacha y productos lácteos.

Cobre (Cu)

El cobre (del latín cupus “de la isla de Chipre”), es un metal de color rojo, con dureza relativamente baja, conductividad y maleabilidad bastante grandes. Es excelente conductor de la electricidad, el segundo después de la plata. El cobre es un metal muy común, y sus minerales más importantes son la calcopirita (CuFeS2) y la calcosina (Cu2S).

Este metal (cobre) se usa en aleaciones tales como el latón (con zinc) y el bronce (con estaño), en cables eléctricos, orfebrería, monedas e instrumentos musicales. En el cuerpo humano contribuye a la formación de vasos sanguíneos, es componente de tendones, huesos, enzimas y en las plantas transporta electrones. Al consumir nueces, hígado, pulpo, almejas, leche y levaduras se ingiere la cantidad de cobre necesaria para el buen funcionamiento y desarrollo del organismo.

Plata (Ag)

La plata (del latín plattus, “lámina metálica”) es un metal blando, maleable, con alta conductividad eléctrica y térmica. Los principales minerales de donde se extrae la plata son: argentita (Ag2S) y clorargerita (AgCl). Así también como plata metálica generalmente acompañada de cobre y oro.

En la manufactura de películas y papeles fotográficos se utilizan toneladas de plata. La emulsión fotográfica consiste en diminutos cristales de haluro de plata. También se emplea en la fabricación de monedas, joyas, soldaduras, medicamentos, aparatos eléctricos y utensilios para tomar alimentos. Hay indicios de plata en los organismos de todos los mamíferos, aunque su papel biológico no está aclarado. Se encuentra en la yema de los huevos. Entre los estados de la República productores están: Guanajuato, San Luis Potosí, Zacatecas e Hidalgo. México es el segundo productor de plata en el mundo y exporta más del 60% de su producción.

Oro (Au)

El oro, (del latín aurum, “aurora resplandeciente”) es un metal amarillo brillante de alta densidad y buen conductor del calor y la electricidad. El oro es el metal más dúctil y maleable conocido que, generalmente se presenta en estado nativo, aleado con cierta cantidad de plata y algunas veces de cobre e indicios de platino.

Este metal (oro) es el patrón monetario internacional que, además, se emplea en la manufactura de monedas, joyas, piezas dentales y decoración de porcelana. El contenido de oro en el organismo y su papel biológico por ahora no se conocen, pero se observa su presencia en los granos, hojas y tallos del maíz. En México hay yacimientos en los estados de Chihuahua, Durango, Guanajuato, Hidalgo, San Luis Potosí y Zacatecas.

ACTIVIDAD DE REGULACIÓN

Anota en el paréntesis el símbolo del metal a que hacen referencia las siguientes afirmaciones.

• Es un metal con usos mecánicos; muy ligero, además permite gran conductividad
• eléctrica. ( ).
• Forma parte de la vitamina B12, normalmente sus aleaciones son con el níquel y el
• aluminio. ( ).
• En nuestro país se localiza en los estados de Baja California, Colima, Jalisco, Chihuahua, Durango, Guerrero y Michoacán. Se encuentra en: hígado, pescado, aves, alubias, pasas y ciruelas. ( ).

No Metales

Carbono ( C )

El carbono (del latín carbón) es un no metal, siendo el diamante y el grafito sus dos formas alotrópicas. El diamante es la sustancia más dura que se encuentra en la Naturaleza y se usa para pulir, fresar y cincelar metales duros; también es un aislante eléctrico. El grafito es un sólido negro, blanco, con lustre semimetálico, siendo el carbón vegetal, hollín y negro de humo formas microcristalinas del grafito.

El carbono, que se halla libre en la Naturaleza, se emplea en la elaboración de abrasivos, lubricantes, joyería, crisoles, mármol, pólvora, medicinas, etc. También interviene en todas las síntesis de las moléculas orgánicas de los seres vivos, está presente en la mayoría de los energéticos en la combustión de éstos, produce bióxido de carbono que puede afectar el balance térmico del planeta y el monóxido de carbono, que es tóxico, acelera el proceso arteroesclerótico, produce anemia y enfermedades cardiovasculares y puede causar la muerte porque se combina con más facilidad con la hemoglobina que el oxígeno.

Nitrógeno (N)

El nitrógeno (del griego que significa “formador de nitro”) es un gas incoloro, bastante inerte químicamente, que se encuentra en el planeta como el mayor constituyente del aire (78% en volumen). El nitrógeno elemental (N2) se prepara industrialmente por la destilación fraccionada del aire líquido.

Este gas (nitrógeno) se utiliza en la fabricación de lámparas eléctricas, colorantes, fármacos, fertilizantes (amoniaco NH3), explosivos (TNT), plásticos, champúes, materiales refractarios, abrasivos e instrumentos para moler y cortar. El nitrógeno participa en la síntesis de proteínas, ácidos nucleicos, evita que las plantas tengan un verde amarillento, un desarrollo lento y escaso, y que se quemen las hojas. Está contenido en carnes, huevo, quesos y leche. Los óxidos de nitrógeno contaminan el aire y el agua, alteran las vías respiratorias y producen la lluvia ácida, jaqueca, cambios en los tejidos pulmonares y congestión pulmonar.

Oxígeno (O)

El oxígeno (del griego que significa “generador de ácidos”), es un gas incoloro o azul. Es el elemento más abundante en la Tierra (49% en masa), se encuentra libre en la atmósfera, combinado con hidrógeno en los océanos y con el silicio, aluminio y, otros elementos en varias rocas y minerales. Se obtiene por destilación del aire.

Este gas (oxígeno) se emplea para hacer tostaciones de los minerales, en la transformación de arrabio a acero, purificación del agua, blanqueador de harinas y aceites, desodorantes, medicinas y carburante de los combustibles. Este elemento es necesario para la respiración de la mayoría de los organismos, es componente del agua y de muchas moléculas orgánicas, forma parte de proteínas y de ácidos nucleicos. El ozono, una forma alotrópica del oxígeno, se encuentra en la estratosfera y retiene parte de las radiaciones ultravioleta que nos dañan, pero a nivel de la superficie de la Tierra produce efectos broncoconstrictores, jaqueca, cáncer y mutaciones en los animales.

Fósforo (P)

El fósforo (del griego phophorus “que lleva la luz”) existe en por lo menos seis formas alotrópicas: fósforo blanco (P4), sólido, venenoso, volátil y el fósforo rojo, que se obtiene por calentamiento del fósforo blanco, sólido, poco venenoso. Son los más importantes. La mayor parte del fósforo, que no se encuentra libre en la Naturaleza, se halla principalmente en los depósitos de roca fosfórica, Ca3 (PO4)2.

Este elemento (fósforo) se emplea para producir fertilizantes, cerillos, cortinas de humo, sustancias incendiarias, insecticidas, aleaciones, detergentes, alimento para aves y ganado, para pulir objetos y pastas dentífricas. El fósforo participa también en la formación de huesos y dientes, regula el HP de la sangre, suministra las necesidades energéticas de las células, es constituyente del ADN, ARN y participa en compuestos metabólicos de los vegetales. Es un gran contaminante del aire y el agua. En México los yacimientos de roca fosfórica se localizan en los estados: Coahuila, Zacatecas, Nuevo León y Baja California.

Azufre (S)

El azufre (del latín sulfhur) es una sustancia cristalina de color amarillo, que conduce mal el calor y la electricidad y no se disuelve en agua. El azufre, elemento que se encuentra ampliamente distribuido en la corteza terrestre, se localiza libre, en yacimientos con pureza del 99.8%, y en muchos sulfuros minerales como la galena (PbS), pirita (Fe S), blenda (ZnS) y en sulfatos de calcio y magnesio.

Este elemento (azufre) se emplea en la fabricación del ácido sulfúrico (H2 SO4), el 80% de su producción, así como también en la vulcanización, la pólvora, los insecticidas, las pinturas, las bengalas, el blanqueo de semillas, los detergentes, los acumuladores y los fungicidas. Es asimismo constituyente de aminoácidos, hormonas, etc. El azufre se incorpora al organismo cuando las personas ingieren carne o huevo. Los óxidos de azufre contaminan el aire y el agua, producen la lluvia ácida, provocan espasmos de los bronquios, aumento de moco, inflamación grave de la mucosa, náuseas y dolor de cabeza. En México se obtiene en las refinerías de Pemex, existen depósitos naturales de azufre cerca de la costa y en el subsuelo del Golfo de México.

Cloro (Cl)

El cloro (del griego chloros, “verde pálido”) es un gas venenoso amarillo verdoso, que se halla en la Naturaleza combinado en los cloruros, tales como la halita (Na Cl) y selvita (K Cl), en depósitos subterráneos y, desde luego, en los océanos. La mejor parte del cloro industrial se prepara por la electrólisis del NaCl fundido.

Este gas (cloro) es un poderoso germicida que se usa regularmente en la purificación del agua potable en todo el mundo, aunque en la industria también se utiliza en la obtención de blanqueadores, colorantes, DDT, herbicidas, PVC, medicinas, explosivos, papel, bombas lacrimógenas, etc. Forma parte del jugo gástrico (H Cl), participa en el equilibrio electrosmótico de los seres vivos y está en la sal común. Los vapores de compuestos de cloro disminuyen la capa de ozono de la atmósfera y algunos de sus productos (insecticidas) provocan mutaciones en los animales inferiores. En México se produce, principalmente, en el estado de México y Puebla.

ACTIVIDAD DE REGULACIÓN

Anota en los paréntesis si las siguientes afirmaciones son falsas (F) o verdaderas (V), y argumenta tu respuesta.

El azufre es un gas venenoso amarillo verdoso, se emplea en la obtención de medicinas, hervicidas. Los vapores que se desprenden de sus compuestos reducen la capa de ozono en la atmósfera. ( )

Es un gas incoloro y se encuentra libre en la atmósfera (estratósfera) en donde su función principal es la de retener los rayos ultravioleta. Estas características corresponden al nitrógeno. ( )

El fósforo cuenta con dos formas alotrópicas, se emplea para elaborar abrasivos, lubricantes, entre otros. Interviene en la síntesis de moléculas orgánicas de los seres vivos. ( )

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 6

“APLICACIONES DE LOS HALÓGENOS”

Objetivo

Aplicar los conocimientos adquiridos, sobre halógenos, en la elaboración de productos cotidianos.

Cuestionario de conceptos antecedentes

Investiga:

1) ¿Qué es un halógeno?

2) ¿Cuáles son las aplicaciones de cada uno de los halógenos?

3) ¿Qué halógeno es el más reactivo químicamente?

4) ¿Qué halógenos forman parte de un compuesto que está presente en los aerosoles y que perforan la capa de ozono?

5) En una serie de 10 medicamentos ¿cuáles son los halógenos que forman parte de estos compuestos?

Materiales y sustancias

Cantidad	Material	Cantidad	Material
1	frasco gotero de 50 mL	0.05 g	yodo
1	tela de algodón de color	50 mL	alcohol
1	pétalo de una flor	0.050 g	yoduro de sodio
1	balanza	3g	fluorita CaF2
1	pipeta de 10mL	5 mL	ácido sulfúrico concentrado
1	matraz Erlenmeyer de 250 mL	5 mL	ácido clorhídrico concentrado
1	tubo de ensaye de 20 x 150 mm	0.7 g	bióxido de manganeso
1	cartón de 15 x 15 cm	1	vela de parafina
1	tubo de vidrio
1	cazuela de 15 cm
1	pinza para bureta
1	vidrio de 15 x 15 cm
1	vaso de precipitados de 250 mL
1	mechero Bunsen
1	tubo de seguridad
1	tapón de hule

Instrucciones:

Para poder dar respuesta al planteamiento del problema, de cada experimento debes considerar la información antecedente.

Antes de elaborar la hipótesis tendrás que recurrir a la información antecedente y, además deberás revisar el desarrollo experimental.

Experimento (a) Problema

¿Qué sustancia graba el vidrio?

Hipótesis

Desarrollo experimental

Se prepara el vidrio que se va a grabar, previamente cubierto con una capa de parafina que debe ser delgada y homogénea, y se graba en ella lo que se desea con cualquier objeto o punta.

En una cazuelita de barro de unos 10 cm de diámetro se colocan 3 g de fluorita (CaF2), agregar 5 ml de ácido sulfúrico concentrado y tapar inmediatamente con el vidrio preparado por el lado de la parafina. Esperar 20 minutos sin destaparlo.

Precaución. El ácido fluorhídrico que se desprende es un gas sumamente tóxico y corrosivo, por lo tanto, hay que estar seguros de que el vidrio con la parafina tape herméticamente la cazuelita; después de los 20 minutos, destaparla y lavar con bastante agua el vidrio y la cazuela⁶.

⁶ Recuerda que tienes el apoyo de una persona capacitada en cada uno de los laboratorios.

Registro de observaciones

a) Establece la ecuación de la reacción que se efectuó entre la fluorita y el ácido sulfúrico:

b) ¿Qué paso con el vidrio después de la reacción? _____________________________

c) Si se considera que el vidrio tiene SiO2 (óxido de silicio), ¿qué reacción se efectúa con el ácido fluorhídrico (HF) que se obtuvo?:

Experimento (b)

Problema

¿Qué sustancia produce la decoloración del cartón y de la tela?.

Hipótesis

Desarrollo experimental

En un matraz Erlenmeyer de 250 mL coloca 0.500 g de bióxido de manganeso, ciérralo con un tapón que tenga dos horadaciones, en una de las cuales tenga un tubo de seguridad y en el otro el embudo de desprendimiento.

Agrega 5mL de ácido clorhídrico concentrado por el embudo de seguridad.

Recoge el cloro en el vaso de precipitados con la boca hacia arriba y tapado con un cartón, con una perforación por donde entre el tubo de desprendimiento.

Nota. Es necesario acelerar el desprendimiento de cloro. Debe calentarse el matraz. Para probar las propiedades decolorantes del cloro se puede introducir el vaso con cloro un trozo de tela de color humedecida, o flores, hojas, etcétera.

Registro de observaciones

a) Establece la ecuación de la reacción efectuada:

b) ¿Qué características del cloro permiten su identificación?.

c) ¿A qué se debe la acción decolorante del cloro sobre sustancias húmedas?.

Experimento (c) Problema

¿Qué halógeno permite preparar un antiséptico que auxilie en las heridas superficiales de la piel?.

Hipótesis

Desarrollo experimental

En un frasco gotero de 60 mL se agregan 0.5 g de yodo y 0.025 g de yoduro de sodio, se adicionan 50 mL de alcohol 86⁰ y se agita hasta que se disuelva completamente. Esta solución se puede aplicar dos o tres veces al día previo aseo de la zona afectada. No debe usarse en combinaciones, con, ni después de la aplicación de ácidos, sales de metales pesados o merthiolate. La vía de administración es cutánea. No se use después de cuatro meses.

No la deje al alcance de los niños. Si hay molestias consulte a su médico.

Registro de observaciones

a) ¿Qué precauciones se deben tener al manejar el yodo?.

b) ¿Por qué se guardan las sustancias con halógenos en frascos de color ámbar?.

c) ¿Qué enfermedad se ocasiona por falta de yodo?.

d) En la actividad experimental realizada ¿hay un fenómeno físico o químico?.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 7

“CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA MATERIA” (OBLIGATORIA).

Objetivo

Identificar las propiedades físicas de algunos metales y no metales, así como sus aplicaciones mediante la observación, para deducir sus características.

Cuestionario de conceptos antecedentes.

1) ¿Qué es una propiedad física?.

2) ¿Qué es una propiedad química?.

3) ¿Cuáles son las características principales de los metales?.

4) ¿Cuales son las características principales de los no metales?.

5) ¿Por qué es utilizado el “cloro” en el lavado de ropa?.

Experimento I

Objetivo

Observar las propiedades físicas de algunas sustancias para determinar si son metales

o no metales.

Hipótesis

Considera la siguiente pregunta para elaborar tu hipótesis.

¿ Cuáles elementos son metales y cuáles no metales? (no utilices la tabla periódica).

¿Qué necesitas?

Materiales Sustancias *

☞ 1 Espátula ☞ 3 cm de Alambre de cobre

• 1 lámina de plomo
• 1 lámina de aluminio
• 1 lámina de antimonio
• 1 clavo de hierro
• 3 cm de Cinta de magnesio
• 2 g Carbón en polvo
• 5 g Zinc en granalla
• 1g Iodo

* Las cantidades pueden ser aproximadas ya que la actividad es cualitativa.

Prevención y seguridad

Iodo.- Cristales rojos. Desprenden vapores que irritan a los ojos y al sistema respiratorio, irrita la piel al contacto y su ingestión causa graves daños.

¿ Cómo hacerlo?

Figura 46.

Examina las características de las sustancias proporcionadas y con la espátula trata de dividirlas en dos para conocer si es dura y/o tenaz.

Precaución: Recuerda que los gases del Iodo son tóxicos, no los inhales, y no lo toques ni lo ingieras. Si sufres algún accidente lava de inmediato con agua y llama al responsable de laboratorio.

Registro de observaciones

Llena la siguiente tabla con las propiedades observadas.

Elemento	Estado de		Dureza	Brillo	Apariencia	Tenacidad
(símbolo)	agregación	Color	blando/duro	si/no	metal/no-metal	frágil/tenaz

Eliminación de desechos

Todas las sustancias utilizadas en esta práctica son reutilizables, por lo que deberán ser devueltos al laboratorista.

Experimento II

Objetivo

Obtener cloro en el laboratorio para observar sus propiedades.

Hipótesis

Considera la siguiente pregunta para elaborar tu hipótesis ¿Qué ocurrirá al pedazo de tela?.

¿Qué necesitas?

Materiales Sustancias

• 2 Matraces Erlenmeyer 250 mL ☞ 0.5 g Bióxido de manganeso
• 1 Tapón de hule bihoradado ☞ 5 mL de Ácido clorhídrico
• 1 Embudo de seguridad concentrado
• 1 Tubo de desprendimiento doblado en U
• 1 Pinza para bureta
• 1 Soporte universal
• 1 Pedazo de tela de color 5 x 5 cm
• 1 Probeta 10 mL

Prevención y seguridad

La indicada para el trabajo con material de vidrio y mechero de gas.

Dióxido de manganeso. Cristales oscuros cuya inhalación y contacto provocan irritación y su ingestión daños al sistema digestivo.

Ácido clorhídrico. Líquido amarillento, desprende vapores que irritan al sistema respiratorio, por contacto provoca quemaduras graves, su ingestión irrita al sistema digestivo severamente.

Si cae en la piel lavar con agua abundante al menos por 15 minutos y avisar de inmediato al responsable de laboratorio.

¿Como hacerlo?

Colocar 5 g de dióxido de manganeso en un matraz y el pedazo de tela húmedo en el otro matraz. Instala el sistema como lo indica el esquema:

Figura 47.

Agrega 5 ml de ácido clorhídrico concentrado por el embudo de seguridad.

Precaución.- Recuerda que el ácido clorhídrico causa quemaduras y sus gases son muy irritantes. Si sufres algún accidente lava con agua abundantes y llama inmediatamente al asesor o al laboratorista.

Deja que reaccionen las sustancias unos 5 minutos y examina el pedazo de tela.

Eliminación de desechos

Los desechos de tu experimento, los debes colocar en el recipiente que te indique el asesor o el laboratorista para que se eliminen adecuadamente y no haya contaminación.

Registro de observaciones

¿Qué cambios sufrió la tela?.

Cuestionario de reflexión

De acuerdo a las características observadas en los elementos, clasifícalos en metales o no metales, utiliza la siguiente tabla:

METALES	NO METALES

¿Qué sustancia produce el cambio en la tela?.

Conclusiones.

Contrasta tu hipótesis con la tabla anterior y elabora tus conclusiones.

EXPLICACIÓN INTEGRADORA

En este esquema encontrarás los elementos más importantes en nuestro país, los cuales tienen repercusión a nivel económico, social, político y ecológico.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RECAPITULACIÓN

A continuación te presentamos los aspectos más importantes que fueron tratados durante el capítulo.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ACTIVIDADES INTEGRALES

A partir de esta práctica podrás aplicar los conocimientos que has adquirido hasta este momento, por lo tanto realiza todo lo que se te pide.

Objetivo de la Práctica

Identificar algunas de las propiedades físicas y químicas de los metales y no metales, mediante la observación, para su clasificación.

Antecedentes

 

1. ¿Qué es un elemento?
2. ¿Qué es la tabla periódica? ¿para qué sirve?
3. ¿Cuáles son los dos grandes grupos en los que se clasifica a los elementos?
4. Menciona algunas propiedades de los metales
5. Menciona algunas propiedades de los no metales

Materiales	Sustancias
☞ 5 Vidrios de reloj	☞ Laminilla de cobre
☞ 2 Espátulas	☞ Laminilla de aluminio
☞ 1 Martillo	☞ Alambre de cobre
☞ 1 Termómetro	☞ Barra de carbón o carbón vegetal

• 1 Circuito eléctrico (consiste de un foco ☞ Azufre en polvo y caimanes en lugar de interruptor) ☞ Cinta para magnesio
• 1 Mechero ☞ Papel pH
• 1 Pinza para tubos de ensaye ☞ Fibra de vidrio
• 1 Cucharilla de combustión
• 2 Tubos de ensaye
• 1 Gradilla para tubos de ensaye
• 1 Pipeta graduada de 10 mL.

Experimento 1. Brillo Metálico

1. Coloca en vidrios de reloj cada una de las siguientes sustancias: lámina de aluminio, lámina de cobre, azufre (flor), carbón, cinta de magnesio.
2. Lija cada uno de ellos, observa el brillo en los elementos metálicos. Elabora tu hipótesis ¿Cuáles elementos presentarán brillo metálico?.

Experimento 2. Maleabilidad

1. Sobre un papel coloca un trozo de alambre de cobre y golpéalo. Observa lo que sucede.
2. Sobre otro trozo de papel coloca un trozo de carbón y golpéalo. Observa lo que ocurre.

Elabora tu hipótesis. ¿Qué le ocurrirá a ambos?.

Experimento 3. Conductividad Térmica

1. Enrolla un alambre de cobre en el bulbo de un termómetro dejando libre un extremo 2 cm.
2. Calienta el extremo libre con un cerillo encendido por un minuto. Observa el cambio de temperatura.
3. Repite la operación con fibra de vidrio o barra de carbón. Observa.

Elabora tu hipótesis. ¿Conducirán ambos el calor? si/no ¿por qué?

Experimento 4. Conductividad Eléctrica

1. Coloca en uno de los caimanes una laminilla de cobre y en el otro una laminilla de aluminio cierra el circuito juntando ambas laminillas. Realiza tus observaciones.
2. Ahora coloca en lugar de la laminilla de aluminio la barra de carbono y cierra el circuito. Realiza tus observaciones.
3. Repite la operación usando la flor de azufre

Elabora tu hipótesis. ¿Todas las sustancias conducirán la corriente eléctrica si/no ¿por qué?.

Experimento 5. Propiedades Químicas

1. Calienta en una pinza para tubo de ensaye un trozo de cinta de magnesio.
2. Una vez concluido el calentamiento transfiere las cenizas a un tubo de ensaye que contenga 3 mL de agua, agita y determina su pH.
3. Calienta ahora en una cucharilla de combustión 1g de flor de azufre, el producto obtenido transfiérelo a un tubo de ensaye que contenga 3 mL de agua, agita y determina su pH.

Elabora tu hipótesis. ¿Cómo será el pH en ambos tubos? (consulta a tu asesor o al responsable del laboratorio).

Guía de Observaciones

I. Con los datos obtenidos llena el siguiente cuadro:

ELEMENTO	ESTADO DE	C.T.	C.E.	MALEABILIDAD	BRILLO	CLASIFICACIÓN
	AGREGACIÓN

II. Contesta lo que se te pide.

1.- ¿Qué pH se obtuvo en la reacción del magnesio?.

2.- ¿Qué pH se obtuvo en la reacción del azufre?.

3.- Investiga que productos se formaron en ambos casos.

Conclusiones. Tomando en cuenta los experimentos anteriores concluye cuáles son las propiedades de los metales y cuales las de los no metales

Metales:

No metales:

AUTOEVALUACIÓN

Dentro de este apartado podrás verificar si tus respuestas fueron correctas:

i Antecedentes

1) Un elemento es la forma más sencilla en que existe la materia y está constituida por un solo tipo de átomos.

2) Es una herramienta en donde se clasifican los elementos de acuerdo a sus propiedades. Dentro de sus funciones, una de ellas, es dar a conocer las propiedades y capacidad de reacción entre un elemento. A partir de esto se puede predecir el comportamiento químico de los elementos.

3) Los metales y no metales.

4) Ductivilidad – Aparecen como sólidos (excepto el mercurio) Maleabilidad – Forman óxido con el oxígeno y sales con los halógenos Brillo Conducción eléctrica

5) Carecen de brillo – Se usan como aislantes térmicos y eléctricos

Son amorfos – Se encuentran en los tres estados de Sus puntos de ebullición son más agregación de la materia en su forma natural. bajos que el de los metales.

Experimento 1.

 Aluminio, cobre y magnesio (metales)

Experimento 2.

 En el caso del cobre se obtendrá una lámina (maleabilidad)  En el carbón se obtendrá polvo.

Experimento 3.

 Para el caso del alambre de cobre se observará conductividad térmica, ya que es una propiedad de los metales.  En lo que se refiere a la barra de carbón y a la fibra de vidrio no será posible observar conductividad térmica.

Experimento 4.

 En los metales (laminillas de cobre y aluminio), se observará que existe conductividad eléctrica, ya sea mediante un chispazo o por calentamiento.

 En tanto en la barra de carbón y la flor de azufre no podrá presentarse ninguna reacción, ya que son elementos que no cuentan con esta propiedad.

Experimento 5.

 En el primer caso debiste haber obtenido una base de 7-14 (Mg(OH)2 = Hidróxido de Magnesio).

 En el caso del producto en donde se obtiene un ácido la lectura tuvo que ser menor a 7 (H2SO3 = Ácido sulfuroso).

ácido básico

~~ ~

0 7 14 H2SO3 (Neutro) Mg(OH)2

RECAPITULACIÓN GENERAL

A lo largo de este fascículo aprendiste que..

SISTEMA HETEROGÉNEO

Dos o más sustancias puras

y se representa como

Sustancias Mezcla Homogénea Mezcla Heterogénea

las cuales se dividen en

cuyos

Elementos pueden ser

Compuestos

Dos	Fases están
componentes	separadas entre sí por
	sus límites

Metales

Metales de transición

No Metales

Metaloides

ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN

Las actividades de consolidación están diseñadas para que puedas poner en práctica los conocimientos adquiridos con el fascículo, en este caso las actividades serán a partir del planteamiento de un problema. Por lo tanto no olvides responder todas las preguntas.

Planteamiento del Problema:

En un laboratorio se prepara una disolución con 5 g. de sal (NaCl) y 350 mL de agua (H2O), accidentalmente se mezcla con 125 mL de alcohol etílico.

1.- ¿Qué tipo de mezcla es y por qué?

2.- ¿Cuál es la fase dispersa y la dispersante?

Dispersa Dispersante

3.- ¿Cuál es el soluto y cuál el disolvente?

Soluto Disolvente

4.- De acuerdo a las características de la mezcla, menciona si ésta pertenece a un coloide, suspensión o solución.

5.- ¿Cuál es la molaridad de la disolución de sal y agua?.

. 6.- ¿Cuál es el porcentaje en volumen del alcohol etílico?.

7.- ¿Qué métodos de separación emplearías para separar en sus componentes dicha mezcla y por que?.

8.- De la sustancias que forman la mezcla, ¿cuáles son compuestos?.

9.- ¿Cuáles son los elementos que constituyen dichos compuestos?.

10.- Usando tus conocimientos sobre la Tabla Periódica de los Elementos Químicos completa la siguiente tabla.

Elemento	Masa Atómica	No. Atómico	Metal/No Metal
Na
Cl
O
H
C

11.- Si cada uno de los elementos anteriores reacciona con el oxígeno (O2) ¿qué compuestos podremos formar?.

AUTOEVALUACIÓN

En este apartado podrás comparar tus resultados. Así mismo podrás identificar los aciertos y errores obtenidos en las Actividades de Consolidación.

1.- La mezcla es homogénea, ya que se encuentra constituida de una sola fase.

2.- Dispersa	Alcohol y Sal		Dispersante	Agua
3.- Soluto	Alcohol y Sal		Disolvente	Agua
4.- Solución
5.- Datos			Fórmula	Sustituyendo
n = 0.086 mol*		M	n L	M =	0.086 mol 0.35 L
L = 0.35 *
M = ?				M = 0.246 mol/L

* Este valor es dado por la conversión de unidades, donde:

n = Na = 23

§1mol·§ 1 L · Cl = 35 ? 5g¨ ¸ = 0.086 mol L = 350 mL ¨¸ = 0.35 L©58g¹©1000 mL ¹ PM = 58

6.-	Datos	Fórmula	Sustitución
	V sol = 475 mL Vs = 125 alcohol % P = ?	% Pv = Vs x Vsol 100	% Pv = 125 mL x 100 475 mL % Pv = 26.32

7.- Como primera instancia utilizaríamos la destilación, y por diferencia de punto de ebullición se separaría el alcohol del agua.

Como segundo paso recurriríamos al método de la cristalización como una forma de separar el agua de la sal.

8.-Alcohol  CH3 CH2  OOH Sal  Na Cl Agua  H2O

9.- Alcohol  CH3 CH2  OOH = Carbono ( C ), Hidrógeno ( H ) y Oxígeno ( O ) Sal  NaCl = Sodio (Na) y Cloro (Cl) Agua  H2O = Hidrógeno ( H ) y Oxígeno ( O )

10.-

Elemento	Masa Atómica	No. Atómico	Metal/No Metal
Na	23	11	Metal alcalino
Cl	35	17	Metal alógeno
O	16	8	No metal
H	1	1	No metal alcalino
C	12	6	No metal

11.
	Na + O2	Na2O (óxido de sodio).
	Cl + O2	Cl2O (óxido de cloro).
	H + O2	H2O (agua).
	C + O2	CO (monóxido de carbono).

GLOSARIO

Ácido. Sustancia capaz de ceder protones, suele tener sabor agrio y enrojecer el papel tornasol.

Adsorción. Fijación de gases y sustancias disueltas en la superficie de cuerpos sólidos. Álcali. Base soluble, contiene un radical hidroxilo, reacciona con un ácido para producir una sal y agua.

Aleación. Mezcla de dos o más metales o de un metal y un no metal. La mezcla es homogénea y se forma un nuevo material. Alquimia. Química primitiva cultivada especialmente en la Edad Media.

Análisis. Descomposición de una sustancia en cada una de sus partes. Átomo. Partícula más pequeña de un elemento que tiene las propiedades de ese elemento. Los átomos se combinan entre sí para formar moléculas.

Clasificación. Distribución de clases de sustancias, materiales, objetos y procesos.

Coloide. Cuerpo que se dispersa en un fluido en partículas de tamaño comprendido entre 0.2 y 0.1 micrómetros. Compuesto. Sustancia que puede descomponerse mediante procesos químicos en

otras sustancias más simples. Concentración. Relación entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente. Conductividad eléctrica. Medición de la capacidad de una sustancia para conducir la

corriente eléctrica.

Corrosión. Destrucción lenta de materiales por medio de una reacción química de oxidación, producto del intemperismo. Cuerpo simple. Nombre dado por Lavoisier a las sustancias que no pueden

descomponerse en otras más simples.

Densidad. La masa de una sustancia que ocupa una unidad de volumen densidad = masa/volumen. Disolvente. Sustancia que se encuentra en mayor proporción dentro de una solución.

Ductibilidad. Propiedad de un material caracterizada por la capacidad de ser distendido

para convertirse en un alambre o, bien, sufrir deformaciones sin romperse. Electrólisis. Descomposición de un compuesto químico que ha sido provocada por una corriente eléctrica.

Elemento. Sustancia que no puede descomponerse mediante un proceso químico normal en sustancias más simples.

Escala musical. Sucesión ordenada o serie de las siete notas musicales. Espectroscopía. Técnica de análisis que estudia el conjunto de rayos procedentes de la descomposición de una luz compuesta.

Fórmula química. Notación que utiliza letras como símbolos y números como

subíndices para indicar la composición química de un compuesto. Freones. Compuestos orgánicos fluoroclorados; se utiliza en las técnicas de refrigeración.

Gas. Uno de los estados de agregación de la materia. Un gas tiene una masa definida, pero no tiene forma ni volumen definidos; el gas se expande y llena el volumen del recipiente que lo contiene.

Gel. Sistema coloidal de dos fases, una sólida y otra líquida, como la gelatina. Hélice. Línea trazada en forma de tornillo alrededor de un cilindro. Inflamable. Describe una sustancia que prende fuego fácilmente. Ion. Átomo que ha perdido o ganado uno o más electrones y, en consecuencia, adquiere

una carga eléctrica positiva o negativa.

Levigación. Procedimiento para separar los componentes de una mezcla de sólidos de distinta densidad. Líquido. Uno de los estados de agregación de la materia que tiene masa y volumen

definidos, pero no forma definida. El líquido adopta la forma del recipiente que lo

contiene. Maleabilidad. Propiedad de una sustancia sólida que puede cambiar su forma hasta convertirse en una hoja fina golpeando con un martillo.

Metal. Elemento cuyas propiedades físicas son: conducir la corriente eléctrica y calor, son brillantes, dúctiles y maleables. Sus propiedades químicas: forma óxidos y forma sales con los no metales.

Mezcla. Unión física de dos o más sustancias o de una sola en dos fases.

Mineral. Producto natural de la corteza terrestre formado por cuerpos homogéneos y compuestos con características químicas.

Miscible. Propiedad de algunas sustancias para formar mezclas homogéneas. Mol. Unidad usada para medir cantidad de sustancia 1 mol = 6.023 x 10²³ unidades o partículas.

Molaridad. Relación entre moles de soluto en un litro de solución. Molécula. Unión ordenada y definida de átomos. No metal. Elemento que no es metal, son sólidos o gases, excepto el bromo que es

líquido. Respecto a sus propiedades físicas: no son dúctiles no maleables, son usualmente quebradizos, no conducen corriente eléctrica no calor; y sus propiedades químicas: sus óxidos son generalmente ácidos, algunos son neutros.

Oxidación. Reacción química en la que se incrementa la valencia de un compuesto o

radical. Óxidos. Compuesto que contiene oxígeno. Compuesto binario formado por combinación de un elemento con oxígeno. Puede ser con un metal o no metal.

Periódica. Alguna cosa que se reproduce al cabo de un espacio de tiempo.

Peróxido. Óxido que reacciona con ácido sulfúrico diluido en frío para dar peróxido de hidrógeno. pH. Sirve para indicar la concentración de iones hidrógeno en las disoluciones acuosas. Propiedad o característica. Atributo, detalle característico, lo que da carácter distintivo,

particularidad.

Propiedades físicas. Son aquellas que pueden determinar sin alterar la identidad de la sustancia. Propiedades químicas. Son aquéllas que describen el comportamiento de la materia en

reacciones en las que sí se modifica su identidad.

Punto de ebullición. Es la temperatura que debe tener una sustancia al pasar del estado líquido al gaseoso. Punto de fusión. Temperatura a la que funde una sustancia pura. Química. Estudio de la composición y las propiedades de las diversas formas de la

materia y sus transformaciones.

Radiactividad. Desintegración espontánea de los núcleos atómicos con emisión de partículas alfa o beta; no puede ser influida por el exterior. Es, por lo tanto, acausal e indeterminada.

Radical. Grupo de átomos combinados que tienen valencias libres con las que reaccionan del mismo modo que los elementos.

Reacción química. Proceso en el cual se forman nuevas sustancias, es decir, representa un cambio químico.

Reducción. Desoxidación o pérdida de oxígeno o adición de hidrógeno a un compuesto.

Sal binaria. Compuesto producido por la combinación de un metal con un no metal.

Sedimentación. Separación de los componentes de una suspensión por la acción de la gravedad. Sistema. Cantidad de materia definida, limitada por alguna superficie real o imaginaria,

que se somete a observación y experimentación. Sólido. Uno de los estados de la materia, que tiene masa, volumen y forma definidos. Solubilidad. Capacidad de algunas sustancias para formar una solución con otras. Solución. Mezcla homogénea resultado de disolver un sólido, un líquido o un gas en un

cuerpo líquido. Soluto. Dentro de una solución es la sustancia que se halla en menor proporción. Suspensión. Sistema heterogéneo formado por una fase dispersante otra dispersa,

constituida por un sólido dividido en partículas visibles al microscopio. Sustancia. Material homogéneo formado por una clase particular de materia. Temperatura. Propiedad física que determina la dirección del flujo de calor entre

materiales en contacto. Triada. Conjunto de tres unidades. Uma (unidad de masa atómica). Una unidad de masa atómica es igual a un dozavo de

masa de un átomo de carbono-12. Volumen atómico. Porción de espacio ocupado por un átomo.

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

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Es probable que los estudios que has tenido hasta ahora de Química te hagan pensar que se trata de una ciencia difícil y aburrida. Ciertamente que los conocimientos que la forman son el resultado de las aportaciones de muchos científicos prominentes, y para comprenderlos a profundidad se requiere de gran preparación. En este capítulo vamos a iniciar su estudio empezando con los conceptos básicos, tomando en cuenta tu propia experiencia, de tal manera que te resulte fácil y divertido.

En la Química se encuentran los conocimientos que permiten al hombre obtener decenas de miles de productos nuevos, a partir de las materias primas que existen en la naturaleza.

La materia, por tanto, está formada por sustancias, cada una de las cuales tiene sus características propias que le dan su identidad y que las hacen diferentes una de otras. De este modo la materia se puede clasificar de acuerdo a las propiedades que presenta. Las cuales son:

Propiedades físicas son las características de las sustancias que pueden determinarse sin que se altere su estructura interna: las más comunes son color, sabor, olor, estado de agregación molecular, densidad, masa, punto de ebullición y volumen.

Propiedades químicas, en cambio, describen la capacidad que tiene una sustancia para combinarse, es decir, para formar otras mediante reacciones químicas, por ello sólo puede determinase alterando su estructura interna.

Tomemos como ejemplo el cloro: físicamente es un gas 2.4 veces más pesado que el aire, es amarillo-verdoso y de olor desagradable; químicamente el cloro reacciona con el sodio para producir una sal (cloruro de sodio), en condiciones comunes al combinarse con el oxígeno no es flamable, se usa como un desinfectante de agua al alterar el metabolismo de las bacterias, las destruye.

Las joyas de “oro” normalmente cuentan con un tanto por ciento de cobre para poder ser manipulada. Por tanto es una mezcla.

Tabla 2. Algunas sustancias y sus propiedades físicas.

ACTIVIDAD DE REGULACIÓN

Tomando en cuenta la información anterior y tus conocimientos anota en los renglones los datos que faltan.

Aluminio: El aluminio es un metal muy ligero que se funde a 660 ºC y es considerado como un buen conductor de electricidad, normalmente se encuentra en un estado de agregación molecular _______________, color ______________ y su densidad de alrededor de 2.6 g/mL. Este metal reacciona con el ácido sulfúrico diluido, logrando desprender hidrógeno (H2).

Agua Es una mezcla con un estado de agregación

Oxigenada: molecular,__________________, la cual tiene una densidad 1.46 g/mL, mayor al agua normal. Su nombre se debe a que cuenta con una cantidad mayor de _____________________.

Cobre: Metal de color __________________, en su mayoría se conoce bajo el estado de agregación molecular _____________, además de que se pueden hacer aleaciones con metales como: ______________________ y ________________.

EXPLICACIÓN INTEGRADORA

En este momento ya conoces que:

Materia es todo aquello que se puede ver, oír, tocar, oler o saborear. Por tanto, existe materia en todo lo que te rodea (plásticos, vidrios, sal, azúcar, metales, etcétera) y está compuesta por pequeñísimas partículas que se encuentran unas muy cerca de otras dependiendo de las fuerzas de atracción entre ellas, las cuales cambian, de acuerdo, con la presión o temperatura y por ello los estados de agregación molecular de la materia (sólido, líquido, gas) cambian al variar estos dos factores.

La materia está formada por partículas, cuando cada una de sus porciones tiene las mismas características se dice que es homogénea, y heterogénea cuando sus partes tienen distintas cualidades.

El material del que están hechas las cosas se forma de sustancias, que generalmente se encuentran mezcladas entre sí y en pocas ocasiones aparecen en forma pura. Por ello la materia puede presentarse en dos aspectos de acuerdo a su composición: mezcla y sustancias puras.

La materia se pude clasificar de acuerdo con las propiedades que presenta, éstas son propiedades físicas y propiedades químicas.

De esta manera, hoy podemos afirmar que la materia puede mezclarse, reaccionar o cambiar de estado, pero siempre seguirá conservando su masa; esto es parte del principio de conservación de la materia enunciado por Antoine L. Lavoisier (17431794).

La materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma

Este principio nos indica que en cualquier transformación, la materia está cambiando de forma o de estado, pero no puede desaparecer o surgir de la nada, ya que la materia es eterna e indestructible. Para que la materia cambie se requiere de la participación de algún tipo de energía.

Con base en los diferentes criterios utilizados desde la antigüedad para poder medir magnitudes y tomando en cuenta el desarrollo de la humanidad, fue necesario crear un sistema que pudiera unificar todas las formas de cuantificar las cosas, siendo esto posible gracias al establecimiento del Sistema Internacional de Unidades (SI), el cual incluye a todas las unidades requeridas para realizar mediciones.

Así, el SI se conforma de las siguientes magnitudes fundamentales: longitud, masa, tiempo, intensidad de corriente eléctrica, temperatura, intensidad luminosa y cantidad de sustancia. A partir de estas magnitudes es posible determinar algunas otras como densidad y volumen, las cuales se consideran como derivadas. Ahora bien, en la práctica, cuando nuestros resultados son demasiado grandes o pequeños, esto lo podemos simplificar o expresar con la notación científica o con el uso de prefijos de SI.

El mol es la unidad de medida de cantidad de sustancia que se incluye en el SI para su uso en Química.

Para determinar el número de átomos o moléculas que intervienen en cualquier cambio químico, se requiere conocer las fórmulas y emplear la tabla periódica (masa molar). Así podemos determinar las cantidades correspondientes y establecemos la relación: 1 mol contiene 6.023 x 10²³ átomos, moléculas o partículas.

Debido a que las partículas que reaccionan en los cambios químicos no pueden ser observadas directamente, se utilizan en la práctica cantidades aproximadas al número de Avogadro (6.023 x 10²³ partículas, que corresponden a un mol de sustancia), que se obtienen mediante su masa colocada en la balanza.

A lo largo del estudio de la materia de Química, esto nos permitirá medir las cantidades de sustancia, para llevar a cabo cálculos sobre los cambios químicos que se efectúan y aplican en la vida cotidiana.

La cuantificación de las propiedades de la materia es de gran utilidad en la Química. Los métodos de análisis químico, desarrollados a la fecha, están basados directamente en la cuantificación de algunas propiedades de las sustancias. El estudio y determinación de estas propiedades son esenciales para clasificar las sustancias y conocer sus estados de agregación, así como distinguir las mezclas de las sustancias puras.

Experimentalmente es posible cuantificar las propiedades de cualquier sustancia, sin importar el estado de agregación en que ésta se encuentre, si utilizas el instrumento y método de cuantificación adecuado. En la actividad experimental que realizaste, determinaste la masa con la balanza gramataria y el volumen a través del método de desplazamiento. El punto de ebullición lo determinaste con la lectura efectuada en el termómetro y la densidad de la arena la calculaste con la relación d = m / V. Otras propiedades de las sustancias, como el color, el sabor, la dureza, la solubilidad, la porosidad, etcétera, pueden ser cuantificadas por métodos experimentales.

Por otra parte, pudiste observar que existen propiedades de la materia cuyos valores dependen directamente de la masa empleada, a dichas propiedades se les conoce como propiedades extensivas de la materia. También existen propiedades cuyos valores no dependen de la masa empleada; a dichas propiedades se les llama propiedades intensivas de la materia.