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GUÍA ILUSTRADA PARA EL
CURSO DE QUÍMICA II
Unidad 1: Suelo, fuente de
nutrimentos para las plantas.
Unidad 2: Alimentos,
proveedores de sustancias
esenciales para la vida.
Unidad 3: Medicamentos,
productos químicos para
la salud.
UNAM
UNIVERSIDAD NACIONAL
AUTÓNOMA DE MÉXICO
ESCUELA NACIONAL COLEGIO
DE CIENCIAS Y HUMANIDADES
PLANTEL VALLEJO
CCH
Elaboró: Antonio Rodríguez Ramírez
2015
GUÍA ILUSTRADA PARA EL
CURSO DE QUÍMICA II
Unidad 1: Suelo, fuente de
nutrimentos para las plantas.
Unidad 2: Alimentos, proveedores
de sustancias esenciales para la
vida.
Unidad 3: Medicamentos,
productos químicos para la salud.
UNAM
UNIVERSIDAD NACIONAL
AUTÓNOMA DE MÉXICO
ESCUELA NACIONAL COLEGIO
DE CIENCIAS Y HUMANIDADES
PLANTEL VALLEJO
CCH
Elaboró: Antonio Rodríguez Ramírez
Revisó: Jesús Maza Álvarez. Titular C, Carlos Goroztieta y
Mora. Asociado C, Lorenzo Vega Suárez. Titular C, Karla
Goroztieta Rosales. Asignatura A, Braulio Eduardo Díaz
Gutiérrez. Asignatura A, Osvaldo García García Asignatura A.
UNIDAD 1
SUELO
FUENTE DE NUTRIMENTOS
PARA LAS PLANTAS
I
INDICE
UNIDAD I. SUELO, FUENTE DE NUTRIMENTOS PARA LAS PLANTAS.
Ejercita lo aprendido 8
Ejercicios de autoevaluación 9
¿CÓMO SE CLASIFICAN LOS COMPONENTES SÓLIDOS DEL SUELO? 10
Mapa conceptual del apartado 10
Material orgánico 11
Material inorgánico (minerales) 11
Clasificación de minerales 13
Ejercita lo aprendido 13
Ejercicios de autoevaluación 15
¿DE QUÉ ESTA FORMADA LA PARTE INORGÁNICA DEL SUELO? 16
Mapa conceptual del apartado 16
Identificación de cationes a la flama 17
Ejercita lo aprendido 18
Ejercicios de autoevaluación
¿QUÉ SON LAS SALES Y QUÉ PROPIEDADES TIENEN?
19
20
Mapa conceptual del apartado 21
Propiedades de las sales 22
Reglas de solubilidad 23
Electrolitos y no electrolitos 23
Solvatación de los compuestos iónicos 24
Oxidación- reducción 25
Ejercita lo aprendido 26
Ejercicios de auto evaluación 27
¿CÓMO SE REPRESENTAN Y NOMBRAN LAS SALES EN EL
LENGUAJE DE LA QUÍMICA?
30
Mapa conceptual del apartado 30
Nomenclatura inorgánica 31
Número de oxidación 31
Reglas para asignar números de oxidación 31
Tabla de cationes y aniones 33
Nomenclatura: sistemática, stock y tradicional 34
Ejercita lo aprendido 37
Ejercicios de autoevaluación 39
¿POR QUÉ ES IMPORTANTE EL SUELO? 1
Mapa conceptual del apartado 1
Funciones del suelo 2
El suelo como recurso natural 2
Ejercita lo aprendido 3
Ejercicios de autoevaluación 4
¿QUÉ ES EL SUELO? 5
Mapa conceptual 5
Fases del suelo (sólida, líquida y gaseosa) 6
II
Métodos de obtención de sales 42
Nombre y fórmula de ácidos hidróxidos y sales 44
Oxidación – reducción 44
Ejercita lo aprendido 47
Ejercicios de autoevaluación 48
¿CÓMO AYUDA LA QUÍMICA A DETERMINAR LA CANTIDAD DE SUSTANCIAS
QUE INTERVIENEN EN LAS REACCIONES DE OBTENCIÓN DE SALES? 50
Mapa conceptual 50
Masa atómica, masa molecular, masa molar y masa fórmula 51
Determinación de masas atómicas, masa molecular y masa fórmula 52
Interpretación cuantitativa de una ecuación química 53
El Mol y Número de Avogadro 54
Estequiometría 55
Ley de Proust 56
Problemas de estequiometría: relación mol – mol y masa - masa 58
Ejercita lo aprendido 62
Ejercicios de autoevaluación 66
¿QUÉ IMPORTANCIA TIENE CONOCER LA ÁCIDEZ DEL SUELO? 68
Mapa conceptual del apartado 75
Degradación del suelo 75
Fertilizantes 76
Contaminación de suelos 76
Causas de la contaminación del suelo 77
Cultivo sin suelo (hidroponía) 77
¿CUÁL ES EL ALIMENTO PARA LAS PLANTAS? ¿CÓMO MEJORAR
UN SUELO DEFICIENTE EN SALES? ¿CÓMO SE OBTIENEN LAS
SALES?
40
Mapa conceptual del apartado 40
Nutrientes para las plantas 41
¿Cómo mejorar un suelo deficiente en sales? 42
Mapa conceptual 68
Características de los ácidos y las bases 69
Tabla de indicadores
El pH y su escala
69
69
Neutralización ácido - base 71
Definición de ácido y base según Arrhenius 71
Ejercita lo aprendido 72
Ejercicios de autoevaluación 73
¿PORQUÉ ES NECESARIO PRESERVAR EL SUELO? ¿ES EL SUELO
UN RECURSO NATURAL INAGOTABLE?
75
III
2A
UNIDAD
ALIMENTOS, PROVEEDORES DE SUSTANCIAS ESENCIALES PARA
LA VIDA
¿PORQUÉ COMEMOS? 79
Mapa conceptual 79
Diferencia entre comer y nutrirse 80
Obesidad y desnutrición 81
Medición del sobrepeso y la obesidad 81
Ejercita lo aprendido
¿QUÉ TIPO DE SUSTANCIAS CONSTITUYE A LOS ALIMENTOS?
Mapa conceptual
Los alimentos como mezclas
Diferencias entre compuestos orgánicos e inorgánicos
82
84
84
85
86
Ejercita lo aprendido 87
Ejercicios de autoevaluación 88
Ejercicios de autoevaluación 97
¿QUÉ DETERMINA LAS PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS DEL
CARBONO?
Mapa conceptual del apartado
99
99
Definición de grupo funcional 100
Principales grupos funcionales:
Alcoholes
100
100
Aldehídos y cetonas 100
Ácidos carboxílicos 101
Ésteres 101
Éteres 102
Aminas
Amidas
102
102
Resumen de grupos funcionales 103
¿POR QUÉ EL CARBONO ES EL ELEMENTO PREDOMINANTE EN
LOS ALIMENTOS? 90
Alimentación saludable 90
Mapa conceptual 91
Macro y micro nutrientes 91
Clasificación de nutrientes 92
El átomo de carbono 92
Tabla de electronegatividad de Pauling 93
Enlaces covalentes sencillos, dobles y triples 93
Fórmula molecular, desarrollada y condensada 94
Clasificación de hidrocarburos 95
Fórmulas semidesarrolladas de hidrocarburos sencillos 95
Importancia de la posición de los átomos en las moléculas 96
Ejercita lo aprendido 96
IV
Identificación de grupos funcionales en productos de uso cotidiano 104
Factores que determinan las propiedades de los compuestos orgánicos 105
Enlaces más débiles que el enlace covalente 105
Fuerzas dipolo – dipolo, Fuerzas de dispersión de London y Enlaces
puente de hidrógeno
105
Moléculas con grupos funcionales 107
Evaluación formativa
Evaluación sumativa
108
109
Evaluación sumativa 125
¿QUÉ GRUPOS FUNCIONALES ESTÁN PRESENTES EN LOS
NUTRIMENTOS ORGÁNICOS? ¿CUÁL ES LA FUNCIÓN EN EL
ORGANISMO DE LOS NUTRIMENTOS? ¿HAY RELACIÓN ENTRE LA
ESTRUCTURA DE LOS NUTRIMENTOS Y SU FUNCIÓN EN EL
ORGANISMO?
110
Mapa conceptual 110
Carbohidratos 111
Enlace glucosidico 111
Lípidos 111
Ácidos grasos 111
Proteínas 113
Enlace peptídico 114
Vitaminas 114
¿CÓMO SE OBTIENE LA ENERGÍA NECESARIA PARA REALIZAR
LAS FUNCIONES VITALES A PARTIR DE LA OXIDACIÓN DE LAS
GRASAS Y LOS CARBOHIDRATOS?
116
Energía a partir de la glucosa 116
Energía producida por la oxidación de carbohidratos 117
Oxidación de lípidos (ácidos grasos) 117
Evaluación formativa
Evaluación sumativa
¿CÓMO SE CONSERVAN LOS ALIMENTOS?
118
119
121
Técnicas de conservación de los alimentos: 121
Refrigeración y congelación 121
Los aditivos 122
Esterilización
Pasteurización
122
122
Deshidratación 123
Enlatado al vacio 123
Ahumado 124
Salado de alimentos 124
Recomendaciones 126
Conclusión 126
V
3A
UNIDAD
MEDICAMENTOS, PRODUCTOS QUÍMICOS PARA LA SALUD 127
Mapa conceptual 128
Aspirina “legado de la medicina tradicional” 129
Síntesis de la aspirina 130
Fuentes de obtención de medicamentos
Principio activo
130
131
Etapas importantes en el desarrollo de medicamentos 131
Métodos extractivos a partir de la droga 131
Importancia del análisis y síntesis químico 134
Identificación de grupos funcionales en moléculas de medicamentos 135
Tabla de algunos grupos funcionales en medicamentos 135
Grupos funcionales en medicamentos tipo aspirina 136
Relación entre la estructura molecular y las propiedades de los
compuestos
Evaluación formativa
137
139
Evaluación sumativa 140
Bibliografía 141
Tabla periódica de los elementos 142
1
¿POR QUÉ ES IMPORTANTE EL SUELO?
APRENDIZAJES TEMÁTICA
Reconoce al suelo como una
mezcla heterogénea a partir de la
identificación de sus componentes. (N3)
MEZCLA
Concepto (N2)
Clasificación en homogéneas
y heterogéneas (N3)
El suelo como una mezcla
heterogénea(N3)
Mapa conceptual de lo que aprenderás en este apartado
es importante como
es
como
alimenta
Introducción
"Los Caras pálidas tratan a la tierra madre y al cielo padre como si fueran simples
cosas que se compran, como si fueran cuentas de collares que intercambian por
otros objetos. El apetito de los Caras pálidas terminará devorando todo lo que hay
en las tierras hasta convertirlas en desiertos”.
El párrafo anterior es un fragmento de la carta del jefe Piel Roja de Seattle, como
respuesta a la petición de compra de sus tierras, que le hizo el presidente de los
Estados Unidos de Norteamérica en 1854. Manifiesta el aprecio y respeto que las
antiguas culturas tenían sobre el medio ambiente. Otro párrafo dice: "Los Caras
pálidas no conocen las diferencias que hay entre dos terrones. Ustedes son
extranjeros que llegan por la noche a usurpar de la tierra lo que necesitan. No
tratan a la tierra como hermana sino como enemiga".
Lo anterior quiere decir que los indígenas conocían la tierra y cómo trabajarla
para obtener su alimento y reclamaban a los invasores el maltrato hacia la misma.
SUELO
Hábitat de
organismos
Amortiguador
del clima
AnimalesPlantas
Productor de
alimentos
Productor de fibras
para vestido y maderas
Recurso
natural
Soporte y proveedor de
nutrimentos para las plantas
2
Funciones del suelo: relaciones suelo-plantas-animales-hombres
El suelo tiene una gran importancia en el desarrollo de la humanidad; es el asiento
de la producción vegetal e indirectamente de la animal, ya que de él dependen los
animales útiles para el hombre, como vacas, cerdos, ovejas y aves de corral.
Si sus condiciones físicas y químicas son las apropiadas es el lugar adecuado
para una gran diversidad de organismos vivos. La vida del suelo juega un papel
relevante en los cambios que constantemente ocurren en él. En los suelos
abundan diversos organismos: bacterias, gusanos, insectos, roedores, hongos,
etcétera. La mayoría de las reacciones que se desarrollan en él son, directa o
indirectamente, de naturaleza bioquímica, es decir, desarrolladas por
microorganismos que habitan en él. Las actividades de los organismos varían
desde la compleja desintegración de residuos vegetales por insectos y gusanos,
hasta la descomposición completa de estos mismos por los microorganismos
(hongos y bacterias).
El suelo como un recurso natural
Los recursos naturales son materiales o productos que proporciona la naturaleza,
le dan potencialidad y riqueza a una nación y son aprovechados por el hombre
para su beneficio. Se clasifican en:
Renovables: son los que tienen la posibilidad de regenerarse después de un tiempo más
o menos breve, como: los bosques.
No renovables: una vez agotados no pueden regenerarse, como: yacimientos minerales,
combustibles fósiles y nucleares.
Debido a que la mayoría de los suelos requieren de miles de años e inclusive
millones de años para su formación (1 cm de espesor puede tardar 300 años en
formarse), una vez que han sido erosionados, resulta muy difícil recuperarlos, por
lo que se considera un recurso natural no renovable.
Por otro lado, el suelo es un amortiguador de los cambios climáticos pues amplía o
atenúa los efectos del clima, por ejemplo, atenuando los efectos de la radiación
solar al absorber una parte de ésta.
3
Ejercita lo aprendido
Para las siguientes afirmaciones escribe dentro del paréntesis (V) si es verdadero
y (F) si es falso.
( ) El suelo es un recurso que se renueva con el cultivo
( ) El papel principal que cumple el suelo es la construcción de viviendas y
carreteras
( ) La función más importante del suelo es la de productor de alimentos
( ) En el suelo ocurren procesos químicos, físicos y biológicos
( ) La función más importante del suelo es la captación y filtración de agua.
Contesta lo que se solicita:
1. Elabora un esquema o dibujo que muestre la relación suelo-plantas-
animales-hombre, en la naturaleza.
2. ¿Por qué se afirma que la función más importante del suelo es la de
productor de alimentos? Explica.
3. ¿Qué tipo de recurso es el suelo y qué se requiere para preservarlo?
4. ¿Por qué es importante el suelo para el hombre, para los animales y para
las plantas?
5. Además de la función de productor de alimentos, menciona dos funciones
más que cumpla este recurso.
4
Ejercicios de autoevaluación
1. ( ) La función más importante del suelo para el ser humano es:
a) la construcción de viviendas
b) la construcción de carreteras
c) la de productor de alimentos
d) ser la vía de captación y filtración de agua
2. ( ) Sostén de las plantas y productor de alimentos son unas de las principales
funciones de:
a) la biosfera
b) el suelo
c) el agricultor
d) la energía solar
3. ( ) El suelo es importante para el hombre, para los animales y para las plantas
porque:
a) Está compuesto de arcilla y compuestos orgánicos
b) Está formado de materia orgánica e inorgánica
c) Tiene yacimientos minerales
d) Es su principal productor de alimentos
4. ( ) El suelo se considera como un recurso renovable porque:
a) Permite que crezcan diversos tipos de plantas
b) Se pueden cultivar todo tipo de vegetales
c) Tiene la posibilidad de regenerarse después de un tiempo más o menos
breve
d) Funciona como hábitat para los organismos
Respuestas: 1C, 2B, 3D, 4C.
5
¿QUÉ ES EL SUELO?
APRENDIZAJES TEMÁTICA
Reconoce al suelo como una mezcla heterogénea
a partir de la identificación de sus componentes.
(N3)
MEZCLA
Concepto (N2)
Clasificación en homogéneas
y heterogéneas (N3)
El suelo como una mezcla
heterogénea (N3)
Mapa conceptual de lo que aprenderás en este apartado
posee
por lo que es
y se clasifica como
Introducción
En el laboratorio de Ciencias del CCH Vallejo, un equipo de estudiantes con la
finalidad de contestar el apartado ¿Qué es el suelo? realizaron la siguiente
actividad experimental:
Material Sustancias
Soporte universal completo Muestra de suelo
Tubos de ensayo con pinzas Agua oxigenada (H2O2)
Cápsula de porcelana Microscopio estereoscópico
gotero Porta objetos
SUELO
sólidos porosidad humedad
Mezcla de sólidos, gases y líquido
Mezcla heterogénea
6
Fases del suelo
1. Observaron una muestra de suelo al microscopio como muestra la imagen:
2. Agregaron una pequeña muestra de suelo a un tubo de ensayo, lo pusieron al
mechero y observaron lo siguiente:
3. Calentaron una muestra de suelo en un crisol hasta su calcinación observándose
los siguiente:
7
4. Posteriormente tomaron una muestra de suelo y la agregaron a una cápsula de
porcelana, adicionaron unas gotas de agua oxigenada a la muestra y observaron
efervescencia, determinando que la materia orgánica se puede identificar con
H2O2.
5. Finalmente agregaron una muestra de suelo a otro tubo de ensayo, le dieron
unos pequeños golpes al tubo con la muestra sobre una franela, agregaron 5 mL
de agua y observaron lo siguiente:
En base a tus conclusiones contesta lo siguiente:
8
Ejercita lo aprendido
Para las siguientes afirmaciones escribe dentro del paréntesis (V) si es verdadero
y (F) si es falso.
El suelo:
( ) es un elemento químico.
( ) es un compuesto químico.
( ) está formado únicamente por minerales.
( ) es una mezcla homogénea formada por componentes sólidos.
( ) es una mezcla heterogénea que contiene sólidos, agua y aire.
( ) está formado de materia orgánica, composición mineral, agua y aire.
Ejercicios de autoevaluación
1. ( ) Al estar constituido por una parte sólida, una parte gaseosa y una parte
líquida, el suelo es considerado como:
a) Una mezcla homogénea
b) Una mezcla heterogénea
c) Un compuesto orgánico
d) Un compuesto inorgánico
2. ( ) A la propiedad física del suelo que le permite almacenar entre sus huecos,
gases (O2 y CO2), se le llama:
a) Dureza
b) Impenetrabilidad
c) Solubilidad
d) Porosidad
3. ( ) Una muestra de suelo es analizada por unos estudiantes, al agregarle una
gota de agua esta es absorbida entre los poros, esto demuestra que en el suelo
hay:
a) arena y la grava
b) insectos vivos
c) espacios de aire
d) una parte líquida dentro del suelo
9
4. ( ) Al agregar agua oxigenada a una pequeña muestra de suelo se produce
una efervescencia. Esto es una evidencia de que la muestra contiene:
a) cuarzo
b) arena
c) materia orgánica
d) sales inorgánicas
5. ( ) Una pequeña muestra de suelo se coloca dentro de un crisol y se
calienta fuertemente con un mechero hasta su calcinación, después de un tiempo
se observa la presencia de un sólido negro, lo que permite afirmar que se quemó:
a) la grava
b) la arena
c) la materia orgánica
d) el cuarzo
6. ( ) Una pequeña muestra de suelo se coloca dentro de un tubo de ensaye y
se pone a calentar suavemente en un mechero, después de un momento se
observa vapor de agua condensándose en las paredes del tubo, esto demuestra
que un componente del suelo es:
a) la arena
b) la grava
c) el aire
d) el agua
7. ( ) Un estudiante observa al microscopio una pequeña muestra de suelo,
encontrando pequeños trozos de cuarzo, y otros minerales. Lo anterior permite
afirmar que el suelo contiene:
a) materia orgánica
b) sustancias inorgánicas
c) aire y agua
d) sales disueltas en agua
8. ( ) Después de analizar una muestra de suelo, un estudiante reporta que
ésta se compone de minerales, materia orgánica, poros (aire) y agua. Estos
componentes permiten confirmar que el suelo es:
a) un elemento
b) un compuesto
c) una mezcla homogénea
d) una mezcla heterogénea
Respuestas:1B, 2D, 3C, 4C, 5C, 6D, 7B, 8D.
10
¿Cómo se clasifican los componentes sólidos del suelo?
APRENDIZAJES TEMÁTICA
Reconoce a la parte sólida del
suelo como una mezcla formada
por materia orgánica e inorgánica. (N2)
MEZCLA
Concepto (N2)
COMPUESTO
Concepto (N2)
Clasificación en orgánicos e
inorgánicos (N2)
Mapa conceptual de lo que aprenderás en este apartado
es una
formada por partes
es una mezcla de
Introducción
“LOS COMPONENTES SÓLIDOS DEL SUELO”
Material orgánico
Este componente del suelo está formado por restos vegetales y animales en
diferente estado de descomposición constituidos por sustancias hechas de
carbono; de la descomposición de estos restos se forma el “humus” que es el que
le da el color oscuro al suelo. La última etapa de la descomposición de la materia
orgánica llamada “mineralización” consiste en la destrucción total de los restos
orgánicos que se transforman en compuestos inorgánicos sencillos debido a la
actividad de los microorganismos (hongos y bacterias).
SUELO
Mezcla heterogénea
Líquida Sólida Gaseosa
Materia orgánica Materia inorgánica
11
Material inorgánico
Consiste en partículas de roca que se han formado por desgaste bajo la acción de
los agentes atmosféricos, constituye la porción principal de la parte sólida de la
gran mayoría de los suelos. Su aporte varía desde un 99.5% en la superficie de
los suelos en regiones muy secas a menos de un 10% en los suelos llamados
orgánicos derivados de pantanos. Representa la parte más estable del suelo
aunque por efecto de la desintegración de las rocas por procesos físicos, químicos
y/o biológicos, experimenta cambios lentos.
La parte inorgánica del suelo la constituyen los minerales
12
Algunos minerales presentes en el suelo y fórmulas
Grafito C Cobre Cu Galena PbS Esfalerita(Zn,Fe)S Calcopirita CuFeS2
Pirita Geotita Magnetita Hematita Malaquita
FeS2 FeO(OH) Fe3O4 Fe2O3 Cu2 CO3 (OH)2
Fluorita CaF2 Halita NaCl Calcita CaCO3 Calcita CaCO3 Dolomita CaMg(CO3)2
Barita BaSO4 Yeso CaSO4.2H2O Cuarzo SiO2 Cuarzo SiO2
Talco Mg3Si4O10(OH) Muscovita (mica) KAl2(Sl3Al)O10(OH)2 Olivino (Mg,Fe)2SlO4
13
Clasificación de minerales por composición química
Ejercita lo aprendido
1. ( ) Escribe dentro del paréntesis la letra de la opción correcta. La parte sólida
del suelo es una mezcla formada por:
a) Únicamente materia orgánica vegetal
b) Únicamente materia orgánica animal
c) Únicamente materia viva
d) Materia orgánica e inorgánica
14
2. Escribe dentro del paréntesis una (V) si el enunciado es verdadero o una (F) si
es falso.
( ) La parte sólida del suelo es una mezcla homogénea.
( ) La materia inorgánica está formada por minerales.
( ) La materia orgánica está constituida por restos vegetales y animales.
( ) La parte inorgánica del suelo se carboniza al sufrir un fuerte
calentamiento.
( ) El agua oxigenada reacciona con la materia orgánica del suelo.
( ) La parte sólida del suelo está formada por materia orgánica e inorgánica.
( ) Los minerales son compuestos orgánicos.
3. Realiza una clasificación de minerales como se indica en la siguiente tabla:
Elementos
nativos Óxidos Sulfatos Sulfuros Carbonatos Haluros Silicatos
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
Nombre
Fórmula
15
Ejercicios de autoevaluación
1. La materia orgánica del suelo está constituida por:
a) plantas en crecimiento
b) animales que se alimentan del suelo
c) la relación suelo-plantas-animales-hombre
d) restos vegetales y animales en descomposición
2. Una forma de determinar, experimentalmente, la presencia de materia orgánica
del suelo es,
a) al reaccionar carbonatos con ácido clorhídrico
b) al disolver la muestra en agua destilada
c) al producir efervescencia con agua oxigenada
d) al evaporar la parte líquida del suelo
3. Los componentes inorgánicos del suelo son:
a) los hidrocarburos
b) los minerales
c) los restos vegetales
d) los animales en descomposición
4. Los materiales inorgánicos del suelo son:
a) partículas formadas por desgaste de las rocas
b) mezclas homogéneas en disolución acuosa
c) mezclas heterogéneas de gases y líquidos
d) compuestos del carbono en descomposición
5. Los tipos de componentes que forma la parte sólida del suelo son:
a) arena y grava de distintos tamaños
b) arcilla fina y arena gruesa
c) materia orgánica y material inorgánico
d) mezclas de compuestos del carbono
Respuestas: 1D, 2C, 3B, 4A, 5C.
16
¿DE QUÉ ESTÁ FORMADA LA PARTE INORGÁNICA DEL SUELO?
APRENDIZAJES TEMÁTICA
Señala cuáles son los cationes y aniones que
generalmente están presentes en la parte
inorgánica del suelo. (N1)
Reconoce que los compuestos inorgánicos se
clasifican en óxidos, hidróxidos, ácidos y sales.
(N2)
ESTRUCTURA DE LA
MATERIA
Catión y anión (N1)
Iones monoatómico y
poliatómico (N1)
COMPUESTO
Clasificación en óxidos,
hidróxidos, ácidos y sales
(N2)
Mapa conceptual de lo que aprenderás en este apartado
formada por
se clasifican en
formadas por
Se clasifican en
PARTE INORGÁNICA
DEL SUELO
Compuestos inorgánicos
Óxidos Hidróxidos Ácidos Sales
Aniones Cationes
Monoatómicos Poliatómicos
FeO,
Al2O3,
SnO,
CuO
Fe(OH)2
Al(OH)3
H2S,
H2CO3
S2-
, Na+
, K+
, Mg2+
,
Ca2+
,Fe2+,3+
, Al3+
CO3
2-
, NH4
+
SO4
2-
, PO4
3-
CO3
2-
, SiO3
2-
, S
2-
,
SO4
2-
, Cl
-
, NO3
-
PO4
3-
Na
+
, K
+
, Mg
2+
,
Ca
2+
, NH4
+
,
Fe
2+
, Fe
3+
, Al
3+
17
Introducción
La composición de la parte inorgánica del suelo permite destacar la clasificación
de los compuestos inorgánicos en óxidos, hidróxidos, ácidos y sales; y estas
últimas se pueden clasificar en carbonatos, sulfatos, nitratos, fosfatos, cloruros,
sulfuros y silicatos. La parte inorgánica del suelo está formada por sólidos solubles
en agua y sólidos insolubles. Los solubles junto con el agua forman la “disolución
de suelo” al disociarse se forman los iones (cationes y aniones), forma en la cual
los absorben las raíces de las plantas para nutrirse. Los iones pueden ser
monoatómicos (S2-
,Na+
,K+,
Mg2+
,Ca2+
,Fe2+
, Fe3+
, Al3+
) y poliatómicos (CO3
2-
, NH4
+
SO4
2-
, PO4
3-
).
Identificación de cationes a la flama
El ensayo a la flama es un método de laboratorio establecido para identificar la
presencia de un elemento químico determinado en una muestra.
Primero se ajusta la llama del mechero hasta que sea incolora. Después se
coloca una pequeña cantidad de la sustancia que se desea analizar en la punta de
una varilla limpia de platino o de nicromo (una aleación de níquel y cromo) y se
introduce la varilla en la llama.
Los elementos mostrados dan un color característico a la llama:
Catión Color que le confiere a la flama
Ca2+
rojo ladrillo
Na+
amarillo intenso
Ba2+
verde amarillento
Cu2+
verde
K+
violeta
Mg2+
blanco
18
Ejercita lo aprendido
1. Los siguientes son algunos iones que están presentes en la parte inorgánica del
suelo: CO3
2-
, Na+
, SO4
2-
, K+
, Cl-
, Mg2+
, Ca2+
, PO4
3-
, Fe2+
, NO3
-
, S2-
, Cl-
, Al3+
, Fe3+
,
SiO3
2-
, SO3
2-
, NH4
+
. Clasifícalos de acuerdo a las siguientes categorías:
- Cationes monoatómicos: _____________________________
- Cationes poliatómicos: ______________________________
- Aniones monoatómicos: _____________________________
- Aniones poliatómicos: _______________________________
2. Escribe dentro del paréntesis una (V) si el enunciado es verdadero o una (F) si
es falso. Argumenta tu respuesta
( ) Las sales al disolverse se disocian en forma de iones
( ) Los cationes son iones negativos
( ) Los iones metálicos como el ion sodio son positivos
( ) En la parte inorgánica del suelo hay presencia de iones nitrato y carbonato
( ) Son ejemplos de aniones el fosfato PO4
3-
y el sulfuro S2-
( ) Los iones se clasifican en polares y no polares
Ejercicios de autoevaluación
1. Inciso que contiene algunos de los cationes presentes en el suelo
a) N2, O2, H2, C
b) Fe2+
, K+
, Na+
, Ca2+
c) Au, Ag, Cu, Pt
d) O2-
, S2-
, Cl-
, F-
2. Inciso que contiene algunos aniones
a) NO3
-,
CO3
2-,
S2-,
Cl-
b) Mg2+
, Al3+
, Fe3+
, Si4+
c) NaOH, KOH, Mg(OH)2
d) H2S, H2O, HCl, CH4
19
3. Los compuestos inorgánicos se clasifican en:
a) Iónicos y covalentes polares y no polares
b) Monoatómicos, diatómicos y poliatómicos
c) Monovalentes, divalentes, y polivalentes
d) Óxidos, hidróxidos, ácidos y sales
4. Los compuestos: carbonato de sodio, sulfato de potasio, cloruro de magnesio y
fosfato de calcio, presentes en el suelo son:
a) Sales
b) Ácidos
c) Hidróxidos
d) Óxidos
5. Los compuestos CaO, Na2O y Al2O3 se clasifican como:
a) Sales
b) Ácidos
c) Hidróxidos
d) Óxidos
6. Las fórmulas NaOH, Ca(OH)2 y Al(OH)3 corresponden al tipo de compuestos
llamados:
a) Sales
b) Ácidos
c) Hidróxidos
d) Óxidos
7. Sustancias como; MgCl, KBr y CaCO3, son:
a) Sales
b) Ácidos
c) Hidróxidos
d) Óxidos
8. Los compuestos que se representan con las fórmulas, H3PO4, H2CO3 y HNO3,
se clasifican como:
a) Sales
b) Ácidos
c) Hidróxidos
d) Óxidos
9. ( ) En la parte inorgánica del suelo están presentes los aniones:
a) Na2O, MgO, Al2O3, Fe2O3
b) CO3
2-
, SO4
2-
, Cl-
, NO3
-
, S2-
c) Fe2(SO4)3, K2SO4, MgSO4, Al2(SO4)3
d) Fe2+
, Na+
, K+
, Ca2+
10. ( ) En la parte inorgánica del suelo están presentes los cationes:
a) Na2O, MgO, Al2O3, Fe2O3
b) CO3
2-
, SO4
2-
, Cl-
, NO3
-
, S2-
c) KOH, Mg(OH)2, Al(OH)3, Fe(OH)3
d) Fe2+
, Na+
, K+
, Ca2+
Respuesta: 1B, 2A, 3D, 4A, 5D, 6C, 7A, 8B, 9B, 10D
20
¿QUÉ SON LAS SALES Y QUÉ PROPIEDADES TIENEN?
APRENDIZAJES TEMÁTICA
•Caracteriza a las sales iónicas
mediante sus propiedades. (N2)
•Reconoce que las sales son
solubles y conductoras de la
electricidad cuando están
disueltas. (N2)
•Explica el comportamiento de
las sales mediante un modelo. (N3)
•Explica la formación de iones
(aniones y cationes) a partir de
átomos neutros (metal y no
metal) por medio de la
transferencia de electrones. (N2)
•Describe las características
del enlace iónico. (N2)
•Reconoce la existencia de
fuerzas de atracción eléctrica
entre cationes y aniones
denominadas enlace iónico. (N3)
•Explica, empleando modelos
tridimensionales, por qué las
sales son solubles y conductoras
de la electricidad cuando están
disueltas. (N3)
•Diferencia la reducción de la
oxidación en términos de
ganancia y pérdida de electrones.(N2)
MEZCLA
Concepto de disolución (N2)
COMPUESTO
Concepto de sales (N2)
Propiedades de las sales(N2)
Electrolitos (N1)
REACCIÓN QUÍMICA
Concepto (N2)
Electrólisis (N2)
Concepto de oxidación y
reducción (N2)
ESTRUCTURA DE LA
MATERIA
Concepto de ion (N2)
Aniones y cationes (N2)
Modelos de compuestos
iónicos (N3)
ENLACE QUÍMICO
Concepto enlace iónico (N2)
Representación del enlace
iónico (N3)
Propiedades inferidas a
los compuestos (N3)
•Establece la relación entre las
propiedades observadas en las
sales y el enlace iónico. (N3)
21
Mapa conceptual de lo que aprenderás en este apartado
Introducción
PROPIEDADES DE LAS SALES
Podemos decir que las sales son compuestos que se forman cuando un catión
(ion metálico o un ion poliatómico positivo) remplaza a uno o más de los iones
hidrógeno de un ácido, o cuando un anión (ion no metálico o un ion poliatómico
negativo) reemplaza a uno de los iones hidróxido de una base. Por consiguiente
una sal es un compuesto iónico formado por un ion con carga positiva (catión) y un
ion con carga negativa (anión). Son ejemplos de sales los compuestos binarios de
cationes metálicos con aniones no metálicos y los compuestos ternarios formados
por cationes metálicos o iones amonio con iones poliatómicos negativos.
SALE
Se caracterizan porque
PORQUE
Solubilidad en Agua
Muchas de ellas presentan
Si conducen la corriente eléctrica son
Electrolitos
Iones
NaCl
Tridimensional
Modelo de
compuesto iónico
Por existir en forma
de
Pueden ser
Unidos por fuerzas
de atracción eléctrica
forman
Presentes en
Enlaces Iónicos
Aniones: Cl-Cationes: Na+
No metal: Cl2Metal: Na
ReduceOxida
Electrones
se forma a partir de
se forma a partir de
es la especie química que sees la especie química que se
Porque pierde Porque gana
22
Propiedades de los compuestos iónicos
Muchos se forman por la combinación de metales
reactivos con no metales reactivos.
Son sólidos cristalinos a
temperatura ambiente.
cristal de cloruro de sodio
Tienen elevadas temperaturas de fusión y ebullición, ya
que las fuerzas actuantes son suficientemente intensas
como para conferir al cristal iónico una elevada
estabilidad térmica, por lo que la destrucción de su
estructura requiere el suministro de cantidades
apreciables de energía.
En estado sólido, los compuestos iónicos no
conducen la electricidad, ya que los iones
tienen posiciones fijas y no pueden moverse
en la red iónica. Al fundirse o al disolverse, se
rompe la estructura cristalina, los iones
(cargas eléctricas) quedan libres y pueden
conducir la electricidad.
En general, los compuestos iónicos son solubles, lo son
en disolventes como el agua, pero no en otros
disolventes como la gasolina, el benceno o el
tetracloruro de carbono.
23
Reglas de solubilidad
Muchos de los compuestos iónicos que encontramos casi a diario, como la sal de
mesa, el bicarbonato para hornear y los fertilizantes para las plantas caseras, son
solubles en agua. Por ello, resulta tentador concluir que todos los compuestos
iónicos son solubles en agua, cosa que no es verdad. Aunque muchos
compuestos iónicos son solubles en agua, algunos son pocos solubles y otros
parcialmente no se disuelven. Esto último sucede no porque sus iones carezcan
de afinidad por las moléculas de agua, sino por que las fuerzas que mantienen a
los iones en la red cristalina son tan fuertes que las moléculas del agua no
pueden llevarse los iones.
Electrolitos y no electrolitos
“Agua dulce y “agua salada” son ejemplos de dos soluciones. Una diferencia
significativa entre las dos se puede demostrar con un conductímetro. Que consiste
en una fuente de electricidad que puede ser una batería o un contacto doméstico
conectado a un foco. Uno de los cables se corta y a las dos puntas se les retira el
aislamiento. Esto rompe el circuito. Si no juntamos las dos puntas, el foco no se
prende. Si estas puntas separadas se colocan en agua destilada o en una solución
de azúcar en agua, el foco no se enciende. No obstante, si son colocadas en una
solución de sal, el foco se ilumina. El agua pura y una solución de azúcar en agua
no conducen la electricidad y entonces no completan o cierran el circuito. El
azúcar y otros solutos no conductores se llaman no electrolitos. Una solución
acuosa de cloruro de sodio es un conductor eléctrico, y la sal es clasificada como
un electrolito. ¿Pero cómo explicamos esta diferencia?
En la siguiente figura se muestra como la disolución de cloruro de sodio conduce
la corriente eléctrica al introducir los electrodos y cerrar el circuito eléctrico y el
azúcar no.
http://www.edumedia-sciences.com/es/a817-conduccion-electrolitica-en-solucion
24
El flujo de corriente eléctrica involucra el transporte de cargas eléctricas, por
consiguiente el hecho de que las disoluciones de cloruro de sodio conduzcan la
electricidad nos sugiere que ellas contienen especies cargadas eléctricamente.
Estas especies se llaman iones, del griego “viajero”. Cuando el cloruro de sodio se
disuelve en agua, se rompe en cationes cargados positivamente Na+
y aniones
cargados negativamente Cl-
, que se mezclan uniformemente con las moléculas y
se dispersan por toda la solución. Como los aniones y los cationes están en
libertad de moverse dentro de la solución, ellos son los responsables de conducir
la electricidad, es decir, llevan consigo cargas eléctricas. Te sorprendería si te
decimos que los iones Na+
y Cl-
existen tanto en el salero como en la sopa.
Veamos la razón, el cloruro de sodio es un arreglo cúbico tridimensional de iones
sodio y cloruro ocupando posiciones alternas. Estos iones de carga opuesta se
atraen una a otro por medio de enlaces iónicos que mantienen unido el cristal. En
un compuesto iónico tal como el NaCl no existen moléculas unidas por enlaces
covalentes, solo aniones y cationes.
Pero, ¿Por qué ciertos átomos pierden y ganan electrones para formar iones?
La respuesta involucra a la estructura electrónica. Un átomo de sodio tiene un solo
electrón en su último nivel de energía. Un átomo de cloro, tiene siete, para ambos,
la estabilidad se asocia con tener ocho electrones en su último nivel “Regla de
octeto”.
Enlaces iónicos que mantienen unido el cristal de NaCl
Los compuestos iónicos que se disocian totalmente en solución acuosa se
conocen como electrolitos fuertes, mientras que aquellas que se convierten
parcialmente en iones en solución, se conocen como electrolitos débiles.
Solvatación de los compuestos iónicos
Muchos compuestos iónicos son completamente solubles en agua. Cuando una
muestra sólida es colocada en agua, las moléculas polares de H2O son atraídas
hacia los iones individuales. El átomo de oxigeno de la molécula de agua tienen
una carga neta negativa y es atraído hacia los cationes. Debido a su carga
positiva, los átomos de hidrógeno del agua son atraídos hacia los aniones del
soluto. Los iones son entonces rodeados por moléculas de agua, los cuales
forman una pantalla impidiendo la atracción de los iones de cargas opuestas. La
atracción anión-catión disminuye, mientras la atracción entre los iones y las
moléculas de H2O es considerable. El resultado es que los iones son jalados fuera
del sólido y hacia la solución. En disolución, los compuestos iónicos se ionizan en
sus cationes y aniones.
25
La siguiente ecuación y la figura representan este proceso para el cloruro de sodio
y agua:
NaCl(s) + H2O (l) Na+ (ac) + Cl-
(ac).
Molécula ion sodio ion cloruro
de agua
Solvatación del cloruro de sodio en disolución acuosa
En la solvatación del cloruro de sodio en disolución acuosa se observa la
organización de las moléculas de agua alrededor de los iones con los átomos de
oxigeno más próximos a los cationes y los átomos de hidrogeno más próximos a
los aniones. De esta forma existen los iones en solución.
Formación de iones (aniones y cationes) a partir de átomos neutros (metal y no
metal) por medio de la transferencia de electrones.
El enlace iónico se forma por transferencia de electrones: un átomo dona a otro
átorno o átornos uno o más de sus electrones exteriores de enlace. El átomo que
pierde los electrones se convierte en un ion positivo o catión. El átomo que los
gana se convierte en un ion negativo o anión. El enlace iónico resulta de la
atracción electrostática entre iones de carga opuesta. Podemos ilustrar la
transferencia electrónica representando los electrones de enlace mediante puntos:
El electrón que el átomo de sodio pierde lo gana el átomo de cloro para formar un
ion sodio, Na+
, y un ion cloruro Cl─
. Los átomos de sodio se oxidan; los átomos
cloro se reducen. La oxidación y la reducción siempre ocurren juntas. Los no
metales oxidan a los metales; los metales reducen a los no metales.
Pérdida de electrones ( e-
)
Ganancia de electrones ( e-
)
Oxidación ─
Reducción ─
26
CONCEPTO DEFINICIÓN
1. ¿Qué es una sal? ( ) Partículas con carga eléctrica positiva
(cationes) y negativa (aniones)
2. Dos propiedades de las sales
iónicas.
( ) La formación de iones (aniones y
cationes) ocurre cuando hay transferencia
de electrones entre dos átomos.
3. Por qué una muestra de suelo
seco (que contiene sales) no
conduce la corriente eléctrica.
( ) Gana electrones y se convierte en
anión.
4. Ecuación química para obtener
una sal
( ) Las sales iónicas (compuestos
inorgánicos) que contiene el suelo deben
estar disueltas en agua para que formen
los iones trasportadores de electrones
(aniones y cationes).
5. Iones
( ) Se refiere a la cantidad máxima de
soluto que podrá disolverse en una
cantidad determinada de disolvente a una
temperatura y presión específica y se
expresa en gramos de soluto por cada 100
g de disolvente, H2O.
6. ¿Cuándo se forman los iones?
( ) Se forma por las fuerzas de atracción
eléctrica entre cationes y aniones y de él
dependen las propiedades de las sales.
7. Electrolito ( ) Pierde electrones y se convierte en
catión.
8. Enlace iónico ( ) Metal + no metal  sal + agua
9. Catión
( ) Se forman cuando la sal se disuelve
en agua y porque hay transferencia de
electrones entre el metal y el no metal que
forman la sal.
10. Anión
( ) Compuesto químico formado por
iones con carga negativa (aniones) y
positiva (cationes) cuando esta disuelto en
agua.
11. Un metal se oxida porque
( ) Sustancias solubles y conducen la
corriente eléctrica cuando están disueltas
en agua.
12. Un no metal se reduce porque
( ) También se le llama disolución
cuando las sales están disueltas en agua y
porque en ella se forman y separan los
iones (aniones y cationes).
13. Fuerzas de atracción eléctrica
entre los aniones y los cationes
( ) Partícula con carga positiva.
14. Solubilidad ( ) Partícula con carga negativa.
Ejercita lo aprendido
Relaciona las columnas colocando en el paréntesis el número que responda
correctamente al concepto con su definición.
27
Selecciona de las palabras que se encuentran al final la que responda a cada uno
de los espacios.
Palabras:
Anión, catión, solubles, fusión, ebullición, electricidad, sólido, conducen,
iones, cationes, aniones, enlace iónico, oxida, reduce, oxidación
1.- Las sales son compuestos iónicos formados por ____________ y
____________.
2.- Algunas propiedades generales de las sales son: forman cristales, son
mayoritariamente ____________ en agua, poseen puntos de ___________ y de
___________altos, fundidos o disueltos en agua conducen la ____________, su
estado físico a temperatura ambiente es el estado ____________, las sales en
estado sólidos no ____________ la electricidad.
3.- Al átomo o grupo de átomos cargados eléctricamente se les llama
___________, a los iones positivos se les nombra ___________ y a los iones
negativos se les denomina ____________. A la fuerza de atracción electrostática
entre iones de carga opuesta se le denomina ____________.
4.- Cuando un átomo gana electrones se dice que se ___________, si un átomo
pierde electrones se ___________.
5.- El sodio metálico no tiene una fuerte tendencia a perder su único electrón
externo y convertirse en Na+, o sea, el ión sódico. Este es un ejemplo de ___
___________.
Ejercicios de autoevaluación
Selecciona el inciso que contiene la respuesta correcta:
1. ( ) Una sustancia posee las siguientes características: es soluble en agua, al
calentarlo se funde a altas temperaturas, está formada por cationes y aniones,
forma redes cristalinas. ¿A qué tipo de compuesto inorgánico corresponde?
a) hidróxido
b) ácido
c) óxido
d) sal
2. ( ) Sustancias que en disolución acuosa conducen la electricidad:
a) electrónicos
b) electrodos
c) electrones
d) electrolitos
28
3. ( ) Cuando las moléculas del agua rodean a los iones de una sal iónica se
produce la ________ de la sal, lo que permite el paso de la __________
a) fusión - ionización
b) disolución– electricidad
c) ebullición - disociación
d) concentración - saturación
4. ( ) El siguiente modelo:
muestra cómo las moléculas del disolvente (agua) rodean a los iones del soluto
separándolos del resto de la estructura, este proceso es una característica de las
sales, el cual se denomina.
a) red cristalina
b) punto de fusión
c) disolución
d) fragilidad
5. ( ) ¿Qué característica representa el siguiente modelo de una sal?
a) solvatación
b) solubilidad
c) fragilidad
d) red cristalina
6. ( ) A partir de átomos neutros los iones se forman por transferencia de
electrones como en la siguiente figura conforme al modelo de Lewis:
Utilizando la representación anterior, selecciona el inciso correcto
a) el sodio acepta un electrón y el cloro acepta un electrón
b) el sodio cede un electrón y el cloro cede un electrón
c) el sodio cede un electrón y el cloro acepta un electrón
d) el sodio acepta un electrón y el cloro cede un electrón
29
7. ( ) Los metales reaccionan con los no metales formando sales, por medio de
transferencia de electrones. Selecciona el inciso que explique este
comportamiento.
a) los metales y los no metales aceptan electrones
b) los metales y los no metales ceden electrones
c) los metales ceden electrones y los no metales aceptan electrones
d) los metales aceptan electrones, los no metales ceden electrones
8. ( ) Selecciona el inciso que contenga dos características del enlace iónico
1) altos puntos de fusión
2) bajos puntos de ebullición
3) en disolución acuosa son buenos conductores
4) son solubles en disolventes orgánicos
a) 1,3
b) 1,4
c) 2,3
d) 2,4
9. ( ) De las siguientes figuras selecciona aquella que muestre la existencia de
fuerzas de atracción eléctrica entre aniones y cationes denominados enlaces
iónicos que posibilitan la formación de una red cristalina.
a b c d*
10. ( ) En las sales existen fuerzas de atracción eléctrica entre cationes y
aniones denominadas, enlaces:
a) covalentes
b) de hidrógeno
c) iónicos
d) metálicos
Respuestas: 1D, 2D, 3B, 4C, 5D, 6C, 7C, 8A, 9C, 10C.
30
¿CÓMO SE REPRESENTAN Y NOMBRAN LAS SALES EN
EL LENGUAJE DE LA QUÍMICA?
APRENDIZAJES TEMÁTICA
● Escribe fórmulas de sales
aplicando el número de oxidación.
(N3)
● Asigna el nombre químico a
las fórmulas de los compuestos
estudiados. (N3)
ELEMENTO
Concepto de número de oxidación (N3)
COMPUESTO QUÍMICO:
Fórmulas de cloruros, sulfuros, nitratos,
carbonatos, sulfatos y fosfatos (N3)
Nomenclatura de cloruros, sulfuros,
nitratos, carbonatos, sulfatos y fosfatos N3
Aplicación del número de oxidación en la
escritura de fórmulas (N3
Mapa conceptual de lo que aprenderás en el apartado
31
Introducción
En este apartado se abordaran los conceptos de número de oxidación, fórmulas
de sales aplicando el número de oxidación en compuestos de sales como:
cloruros, sulfuros, nitratos, carbonatos, sulfatos y fosfatos. Se aplicaran las reglas
de nomenclatura para nombrar a las sales. Se hará énfasis en los fertilizantes
(sales con iones poli atómicos) tales como: Cloruro de potasio, sulfato de potasio,
nitrato de potasio, sulfato de amonio, nitrato de amonio, fosfato de amonio. Para
conducir al alumno a escribir fórmulas de sales, así como asignar el nombre a
dichos compuestos.
NOMENCLATURA INORGÁNICA
La nomenclatura se encarga de asignar nombres a los distintos compuestos
químicos, de forma que podamos dar un nombre a un compuesto químico si
conocemos su fórmula y, al revés, podamos indicar la fórmula del compuesto si
conocemos su nombre.
Vamos a aprender a nombrar algunos compuestos inorgánicos partiendo de los
más sencillos hasta llegar a los más complejos, pero antes de eso vamos a ver
como se calculan los números de oxidación de los elementos de un compuesto.
Número de oxidación o estado de oxidación.
Los números de oxidación son unos números, positivos o negativos,
que se asignan a cada uno de los átomos de un compuesto. Cada
elemento solo puede adoptar ciertos números de oxidación en un compuesto
inorgánico.
Para determinar el número de oxidación de un elemento en un compuesto cuya
fórmula conocemos se siguen una serie de reglas.
Reglas para asignar número de oxidación
Las más importantes son:
● El número de oxidación de cualquier elemento es cero, sin importar si se trata de
un elemento monoatómico, como el sodio (Na), o diatómico como el oxígeno (O2).
● En compuestos iónicos, el número de oxidación del metal corresponde al de su
carga y, por tanto, es igual que el grupo de la tabla periódica al que pertenece. Por
ejemplo, en el NaCl (cloruro de sodio) el sodio tiene un número de oxidación de +1.
En el CaCl2 (cloruro de calcio), el número de oxidación del calcio es +2.
● Al oxígeno se le asigna un número de oxidación de –2, excepto en contados
casos, como en el agua oxigenada, donde tiene número de oxidación de –1.
32
● Al hidrógeno se le asigna un número de oxidación de +1, excepto en los hidruros
metálicos, donde es –1.
● El número de oxidación de un elemento es igual al grupo de la tabla periódica
que le corresponde. Por ejemplo, el sodio está en el grupo 1 y el calcio en el grupo
2, por lo que sus números de oxidación son +1 y +2, respectivamente. Si el número
de grupo en la tabla rebasa el número diez, se resta 10 al número del grupo y ése
es el número de oxidación. Por ejemplo, el galio (Ga) se encuentra en el grupo 13 y
el silicio (Si) en el grupo 14 y sus números de oxidación son, respectivamente, +3 y
+4.
● La suma de todos los números de oxidación de los elementos en un compuesto
debe ser igual a cero. Por ejemplo, en el Na2O (óxido de sodio), se tienen dos
cargas positivas (al haber dos sodios con número de oxidación de +1) y dos cargas
negativas de un oxígeno, por lo tanto:
2(+1) + (–2) = 0.
● Si se tiene un ion atómico, el número de oxidación debe ser igual al de su carga.
Por ejemplo, para la especie K+
, el número de oxidación es +1 y para la especie F–
es –1.
● Si se tiene un ion poliatómico, la suma de todos los números de oxidación debe
ser igual a la carga del ion. Por ejemplo, en el
ion PO4
3–
, la suma de los números de oxidación
de un fosforo y cuatro oxígenos debe ser igual
a –3, debido a que el número de oxidación del
fosforo es +5.
Tabla de números de oxidación
33
ANIONES NOMBRE CATIONES NOMBRE
F ─
Fluoruro Cr 6+
Cromo (VI) Cromico
Cl ─
Cloruro Cr 3+
Cromo (III) Cromoso
Br ─
Bromuro Fe 2+
Hierro (II) Ferroso
I ─
Yoduro Fe 3+
Hierro (III) Férrico
S2 ─
Sulfuro Co 2+
Cobalto (II) Cobaltoso
Se2─
Selenuro Co 4+
Cobalto (III) Cobáltico
(NO3) ─
Nitrato Ni 2+
Níquel (II) Niqueloso
(NO2) ─
Nitrito Ni 3+
Níquel (III) Niquelico
(PO3)3 ─
Fosfito Cu +
Cobre (I) Cuproso
(PO4)3 ─
Fosfato Cu 2+
Cobre (II) Cúprico
(BO3)3 ─
Borato Hg +
Mercurio (I) Mercuroso
(CO3)2 ─
Carbonato Hg 2+
Mercurio (II) Mercúrico
(AsO3)3 ─
Arsenito Sn 2+
Estaño (II) Estanoso
(AsO4)3 ─
Arseniato Sn 4+
Estaño (IV) Estánico
(SO3)2 ─
Sulfito Pb 2+
Plomo (II) Plumboso
(SO4)2 ─
Sulfato Pb 4+
Plomo (IV) Plúmbico
(ClO) ─
Hipoclorito Au +
Oro (I) Auroso
(ClO2) ─
Clorito Au 3+
Oro (III) Áurico
(ClO3) ─
Clorato Zn 2+
Zinc
(ClO4) ─
Perclorato (NH4) +
Amonio
(MnO4) ─
Permanganato Ag +
Plata
(CrO4)2─
Cromato H +
Ácido
(Cr2O7)2─
Dicromato
(CN) ─
Cianuro
(CH3COO)─
Acetato
(HCO3) ─
Carbonato ácido o
bicarbonato
(HSO3) ─
Sulfito ácido o bisulfito
(HSO4) ─
Sulfato ácido o bisulfato
(HS) ─
Bisulfuro
(HPO4)2─
Fosfato mono ácido
(H2PO4) ─
Fosfato diácido
(PO4)3─
Fosfato
(HPO3)2─
Fosfito mono ácido
(H2PO3) ─
Fosfito diácido
(PO3)3─
Fosfito
(OH) ─
Hidróxido o hidroxilo
O2─
Óxido
O2
2─
Peróxido
H ─
Hidruros metálicos
(S2O3)2
Tiosulfito
Tabla de cationes y aniones
34
NOMENCLATURA
Para nombrar los compuestos químicos inorgánicos seguiremos las normas
de la IUPAC (unión internacional de química pura y aplicada) aceptadas anterior a
las del 2005, debido a que para las actuales normas no contamos con la
bibliografía actualizada para su utilización y aplicación. Se trabajará con las
normas de la IUPAC 2000 para tres tipos de nomenclaturas de compuestos
inorgánicos: la sistemática, la nomenclatura stock y la nomenclatura tradicional.
Nomenclatura Sistemática
Para nombrar compuestos químicos según esta nomenclatura se utilizan los
prefijos: (mono_, di_, tri_, tetra_, penta_, hexa_, hepta_...) como prefijo del
elemento al que se refieren.
CO Monóxido de carbono
Cl2O3 Trióxido de dicloro
Nomenclatura de Stock
En este tipo de nomenclatura, se expresa el número de oxidación del
elemento más electropositivo (metal) mediante números romanos entre paréntesis.
Ejemplos:
Fe(OH)2 Hidróxido de hierro (II)
Fe(OH)3 Hidróxido de hierro (III)
Nomenclatura tradicional
Esta es la nomenclatura más ambigua y su uso únicamente se debe al estar
establecido por la costumbre.
Se basa en los prefijos PER- e HIPO- y en los sufijos -ICO y -OSO.
● Si hay una única valencia: -ICO.
● Si hay dos valencias: -ICO, -OSO.
● Si hay tres valencias: -ICO, -OSO, HIPO-... -OSO.
● Si hay cuatro valencias: PER-... -ICO, -ICO, -OSO, HIPO-... -OSO.
Por ejemplo:
Hierro (números de oxidación ( 2 y 3)
FeO Óxido ferroso.
Fe2O3 Óxido férrico.
35
Visualización de las tres nomenclaturas. Nomenclatura Sistemática,
Nomenclatura de Stock y la Nomenclatura tradicional en el siguiente
ejemplo:
Nomenclatura basada en las recomendaciones de la IUPAC 2000
Para los Óxidos metálicos (se recomienda usar la nomenclatura Stock)
Para los Óxidos no metálicos (se recomienda la nomenclatura sistemática)
Fórmula Nomenclatura Stock
K2O Óxido de potasio
Cu2O Óxido de cobre (I)
Fe2O3 Óxido de hierro (III)
CaO Óxido de calcio
Hg2O Óxido de mercurio (II)
Fórmula Nomenclatura sistemática
CO Monóxido de carbono
CO2 Dióxido de Carbono
SO Monóxido de azufre
SO2 Dióxido de azufre
N2O Monóxido de dinitrógeno
Cl2O5 Pentaóxido de dicloro
36
Para los Hidrácidos y oxiácidos (se recomienda la nomenclatura tradicional)
Fórmulas de: cloruros, sulfuros, nitratos, carbonatos, sulfatos y fosfatos.
Nomenclatura de cloruros, sulfuros, nitratos, carbonatos, sulfatos y fosfatos.
ANIONES
CATIONES
Cloruros
(Cl-
)
Sulfuros
(S2-
)
Nitratos
(NO3)-
Carbonatos
(CO3)2-
Sulfatos
(SO4)2-
Fosfatos
(PO4)3-
Na+
Sodio
NaCl
cloruro de
sodio
K+
Potasio
K3PO4
fosfato
de
potasio
Ca2+
Calcio
CaCO3
carbonato
de calcio
Mg2+
Magnesio
Mg(NO3)2
Nitrato de
magnesio
Fe2+
Hierro
FeCO3
Carbonato
ferroso o de
hierro (II)
Fe3+
Hierro
Fe2S3
Sulfuro
férrico o de
hierro (III)
NH4
+
Amonio
(NH4)2S
Sulfuro
de
amonio
Fórmula
(en disolución)
NOMENCLATURA TRADICIONAL
HCl Ácido clorhídrico
HF Ácido fluorhídrico
HBr Ácido bromhídrico
H2S Ácido sulfhídrico
H2SO3 Ácido sulfuroso
H2SO4 Ácido sulfúrico
H3PO3 Ácido fosforoso
H3PO4 Ácido fosfórico
HNO3 Ácido nítrico
H2CO3 Ácido carbónico
37
Ejercita lo aprendido
1. Mapa conceptual
Instrucciones: Completar el Mapa Conceptual con los siguientes términos:
amonio NH4
+
, Anión no metálico, Anión poliatómico, Catión metálico,
hierro (II) Fe2+
y hierro (III) Fe3+
, Monovalente, Nombre común, Reglas
de Nomenclatura, Sales binarias, sulfato de calcio.
38
2. Determina el número de oxidación de cada uno de los elementos que se
describen en las siguientes ecuaciones químicas.
a) K(s) + O2(g) K2O(s)
b) Na2O(s) + H2O(l) NaOH(ac)
c) NaOH(ac) + HCl(ac) NaCl(ac) + H2O(l)
3. Con tus respuestas del ejercicio anterior contesta las siguientes preguntas y
escribe tus conclusiones sobre el tipo de reacción que representa cada una de las
ecuaciones:
Preguntas Respuestas
¿Qué elementos cambiaron de número
de oxidación?
En la ecuación:
a)
b)
c)
Explica el cambio del número de
oxidación de cada uno de los
elementos?
En la ecuación:
a)
b)
c)
4. Relaciona las siguientes columnas, escribe dentro del paréntesis la letra que
corresponda con la formula y nombre de los siguientes compuestos:
A) NH4Cl ( ) Fosfato de amonio
B) (NH4)2 SO4 ( ) Cloruro de amonio
C) NH4NO3 ( ) Sulfato de amonio
D) (NH4)3 PO4 ( ) Nitrato de amonio
5. Escribe las fórmulas resultantes al combinar cationes con aniones así como sus
nombres, según el ejemplo.
ANIONES
CATIONES
Na+
Cl-
Cloruro
SO4
2-
Sulfato
NO3
-
Nitrato
PO4
3-
Fosfato
NaCl
Cloruro de
sodio.
Fe3+
NH4
+
39
Ejercicios de autoevaluación
1. ( ) El catión K+
está unido con el anión (NO3)-
para formar el nitrato de
potasio, cuya fórmula química es:
a) K3NO3
b) K2(NO3)2
c) KNO3
d) K(NO3)3
2. ( ) El anión (PO4)3-
se une con el catión Ca2+
para formar el fosfato de
calcio, cuya fórmula química es:
a) Ca3(PO4)2
b) PO4Ca
c) Ca2(PO4)3
d) PO4Ca2
3. ( ) El anión (CO3)2-
se une con el catión Na+
para formar el carbonato de
sodio, cuya fórmula química es:
a) Na2(CO3)2
b) CO3Na
c) Na2CO3
d) CO3Na3
4. ( ) Nombre del compuesto que corresponde a la siguiente fórmula Fe2(CO3)3
a) carbonito de hierro I
b) carbonato de hierro II
c) bicarbonato de hierro II
d) carbonato de hierro III
5. ( ) Nombre del compuesto que corresponde a la siguiente fórmula NH4 NO3
a) nitrito de amonio
b) nitrato de amonio
c) nitrito de amonio IV
d) nitrato de amonio III
6. ( ) Nombre del compuesto que corresponde a la siguiente fórmula Ca3 (PO4)2
a) fosfato de calcio III
b) fosfito de calcio
c) fosfato de calcio
d) fosfito de calcio III
Respuestas: 1C, 2A, 3C, 4D, 5B, 6C.
40
¿Cuál es el alimento para las plantas? ¿Cómo mejorar un
suelo deficiente en sales? ¿Cómo se obtienen las sales?
APRENDIZAJES TEMÁTICA
● Describe algunos métodos de
obtención de sales en el laboratorio. (N2)
● Identifica a las reacciones redox
mediante la variación de los números de
oxidación. (N2)
● Clasifica a las reacciones
químicas en redox y no redox.
(N3)
COMPUESTO
Concepto de ácido, base y sal (N2)
Nombre y fórmula de ácidos,
hidróxidos y
sales (N2)
REACCIÓN QUÍMICA
Concepto (N2)
Representación (N2)
Balanceo por inspección (N3)
Clasificación: redox y no redox (N3)
Mapa conceptual del apartado
41
NUTRIENTES PARA LAS PLANTAS
Las plantas requieren de muchos nutrientes químicos para vivir y desarrollarse, a
estos elementos se les denomina nutriente pues son el alimento de las plantas.
Los elementos fundamentales para la planta son 16. A partir del aire y del agua se
obtienen de manera combinada el carbono, hidrogeno y oxígeno. Los 13
elementos restantes se toman principalmente del suelo. El nitrógeno, fosforo,
potasio, calcio, magnesio y azufre se necesitan en cantidades relativamente
grandes por lo que se les denomina macronutrientes. A los nutrientes que se
requieren en cantidades considerablemente menores se les denomina
micronutrientes e incluye el Mn, Fe, B, Zn, Cu, Mo, Cl.
Los nutrientes se vuelven disponibles para las plantas a través de la
desintegración de minerales y la descomposición de la materia orgánica, con
excepción del nitrógeno que se incorpora al suelo al ser fijado de la atmosfera por
medio de la acción microbiana de bacterias correspondientes al ciclo del
nitrógeno. La fijación del nitrógeno es la combinación química del nitrógeno
gaseoso con oxígeno e hidrogeno para formar el ion nitrato NO3
-
o el ion amonio
NH4
+
. Los tres principales nutrientes de las plantas son N, P, K.
Principales nutrientes y sus funciones
Nutriente Función forma
asimilable
Nitrógeno
Forma parte de proteínas y clorofila, da color verde a
las plantas y promueve el desarrollo de hojas y tallos.
NH4
+
, NO3
-
Fosforo
Es importante en el desarrollo inicial de las plantas,
provoca un crecimiento inicial, rápido y vigoroso.
Estimula la floración. Forma parte de las proteínas.
H2PO4
-
,
HPO4
2-
Potasio Da vigor y resistencia contra las enfermedades. K+
Calcio
Promueve el desarrollo de raíces, mejora la absorción
del nitrógeno. Constituye una base para la
neutralización de ácidos orgánicos
Ca2+
Magnesio Mantiene el color verde obscuro en las hojas Mg2+
Azufre Ayuda en la formación de la clorofila. Promueve el
desarrollo de las raíces. Forma parte de las proteínas.
SO4
2-
,
SO3
2-
Manganeso Ayuda a la formación de la clorofila y contrarresta el
efecto de una aireación deficiente.
Mn2+
Hierro Ayuda a la formación de la clorofila Fe2+
, Fe3+
C, H, O Elementos estructurales principales en los tejidos H2O, OH,
CO2
42
¿Cómo mejorar un suelo deficiente en sales?
Cuando se cultiva el suelo, la reserva de nutrientes suele ser insuficiente, o su
producción natural mediante el intemperismo y los procesos microbiológicos, es
demasiado lenta. En estos casos es común la aplicación de los llamados
fertilizantes químicos. Pero, ¿qué es un fertilizante?, un fertilizante es un material
que en condiciones apropiadas para su aplicación al suelo o a la planta,
proporciona uno o más de los nutrientes que necesitan los vegetales para su
desarrollo. En el siguiente cuadro se muestran algunos de los fertilizantes más
comunes y los nutrientes que aportan a las plantas.
Fertilizante Fórmula Nutriente que aporta
1. Sulfato de amonio (NH4)2SO4 N
2. Urea NH2CONH2 N
3. Fosfato de amonio (NH4)3PO4 N
4. Cloruro de potasio KCl K
5.Nitrato de amonio NH4NO3 N
6. Nitrato de potasio KNO3 K,N
7. Nitrato de sodio NaNO3 N
8. Carbonato de calcio CaCO3 Ca
9. Carbonato de magnesio MgCO3 Mg
10. Hidrógeno fosfato de amonio (NH4)2HPO4 N,P
METODOS DE OBTENCION DE SALES
Las reacciones químicas útiles para obtención de sales son:
1. metal + no metal sal
Esta es una reacción de síntesis o de combinación, como recordaremos, esta
ocurre cuando dos o más sustancias reaccionan para producir una sustancia
nueva (siempre es un compuesto). Esta reacción se puede representar con una
ecuación general: X + Z XZ.
43
Por ejemplo, la reacción de obtención del cloruro de potasio a partir de sus
componentes, el metal potasio y el no metal cloro se pueden representar como:
2K + Cl2(g) 2KCl(g)
2. metal + acido sal + hidrogeno
Esta es una reacción de desplazamiento en donde un elemento reacciona con un
compuesto para formar un compuesto nuevo y liberar un elemento distinto. La
forma general de representar una reacción de desplazamiento es:
A + XZ AZ + X.
Por ejemplo, la obtención de cloruro de potasio se puede realizar a partir del
potasio y del ácido clorhídrico:
2K(s) + 2HCl (ac) 2KCl (ac) + H2 (g)
3. Sal1 + sal2 sal3 + sal4
Esta es una reacción de doble sustitución, donde participan dos compuestos.
El ion positivo (catión) de la sal 1 se intercambia con el ion positivo (catión) de la
sal 2. En otras palabras, los dos iones positivos intercambian iones negativos
(aniones) o compañeros produciéndose así dos compuestos diferentes, la sal 3 y
la sal 4. Esta reacción se representa con la ecuación general:
AD + XZ AZ + XD
Un ejemplo de lo anterior es la reacción entre el nitrato de bario y el sulfato de
potasio:
Ba (NO3)2(ac) + K2SO4 (ac) BaSO4(s) + KNO3 (ac)
44
4. Acido + base sal + agua
Si presentamos a los ácidos en general como HX las bases que son hidróxidos
metálicos como MOH, y la sal como MX, la ecuación general queda representada
como:
HX (ac) + MOH (ac) HOH (l) + MX (ac)
Acido base (H2O) sal
Cuando un ácido y una base reaccionan, se neutralizan mutuamente.
Esto sucede porque los iones hidrogeno (H)+
del ácido reaccionan con los iones
hidróxido (OH)-
de la base para formar agua.
Nombre y fórmula de ácidos, hidróxidos y sales
Nombre Fórmula
Ácidos
Ácido clorhídrico HCl
Ácido nítrico HNO3
Ácido sulfúrico H2SO4
Ácido fosfórico H3PO4
Ácido carbónico H2CO3
Ácido sulfhídrico H2S
Hidróxidos
Hidróxido de sodio NaOH
Hidróxido de potasio KOH
Hidróxido de bario Ba(OH)2
Hidróxido de calcio Ca(OH)2
Sales
Cloruro de potasio KCl
Nitrato de amonio NH4OH
Fosfato de amonio (NH4)3PO4
Sulfato de potasio K2SO4
Carbonato de calcio CaCO3
Reacciones de oxidación y reducción
Las reacciones de óxido-reducción están presentes en la mayor parte del mundo
que nos rodea, son parte importante de los procesos que mantienen la vida y se
reconocen como las fuerzas que gobiernan la biosfera que es la parte de la Tierra
en la cual existe la vida y que está formada de una mezcla de compuestos
45
formados principalmente a base de carbono, oxigeno, nitrógeno e hidrogeno
(C,H,O,N). Estos compuestos están en continuo estado de creación,
transformación y cambio. La relativa felicidad con la que experimentan cambios
químicos, es la característica principal en el mantenimiento y regulación de la vida.
Los mecanismos utilizados por la naturaleza son grandes ciclos que incluyen
asimilación y producción de energía y una innumerable cantidad de reacciones de
óxido-reducción que involucran a los cuatro elementos mencionados arriba.
A las reacciones en donde existe transferencia de electrones desde un átomo o un
ion, hacia otro, se les denomina reacciones de oxidación-reducción, más
comúnmente como redox.
No siempre es sencillo determinar dónde quedan los electrones durante una
reacción redox, por lo que se debe comparar el número de oxidación de cada
átomo.
Recordemos que para asignar los números de oxidación a los distintos átomos
que forman parte de un compuesto se establece una serie de reglas:
1. El número de oxidación de un elemento en estado libre es cero. Así, el
número de oxidación de Al, Zn, H2, O2 y P4 es cero: Znº, H2º, O2º y P4º.
2. El número de oxidación del hidrogeno es +1, en todos los compuestos
excepto en los hidruros metálicos que es -1. Por ejemplo el número de
oxidación del hidrogeno en el agua H2O es +1, y es -1 en el hidruro de
calcio H2Ca.
3. El número de oxidación del oxígeno es -2, excepto en los periodos que es -
1 y en sus combinaciones con el flúor que es +2. Así el número de
oxidación del oxígeno es -2 en el óxido de calcio CaO, y -1 en el peróxido
de hidrogeno o agua oxigenada H2O2.
Oxidación-reducción:
46
El proceso de oxidación es aquel por el cual un átomo o grupo de átomos pierde
electrones:
Na Na+
+ 1e-
El proceso de reducción es aquel por el que un átomo o grupo de átomos
gana electrones:
Cl2 + 2e-
2 Cl-
Dado que siempre que un átomo pierde electrones es porque hay otro que
los gana, los procesos de oxidación y reducción se dan simultáneamente
por lo que se les denomina, de forma abreviada, red-ox, o redox.
Reacciones de oxidación-reducción
En la reacción:
2 Na + Cl2 2 NaCl
El sodio con número de oxidación cero pasa a formar cloruro de sodio,
donde su número de oxidación es +1. Se ha producido una oxidación:
Na° Na+
+ 1e-
El cloro pasa de número de oxidación cero a -1. Se ha producido una
reducción:
Cl2
° + 2e-
2 Cl-
Como ambas reacciones de oxidación y reducción se dan simultáneamente,
a cada una de ellas se las llama semirreacciones, y la reacción total es la
suma de ambas:
2Na 2Na+
+ 2e-
Reacción de oxidación
Cl2 + 2e-
2Cl-
Reacción de reducción
2Na + Cl2 + 2e-
2NaCl + 2e-
Reacción total
Podemos concluir que:
Oxidación: Es el proceso mediante el cual un determinado elemento químico
pierde electrones, permitiendo un aumento de su número de oxidación.
Reducción: Es el proceso mediante el cual un determinado elemento químico
gana electrones, lo que se produce en una disminución de su número de oxidación
47
Ejercita lo aprendido
Mapa conceptual
Instrucciones: Completa el mapa con los siguientes conceptos: Desplazamiento,
Intercambio de iones, Iones, Micro, Neutralización, Nutrientes, Reacciones químicas,
Redox, Síntesis, Suelo.
48
Relaciona el método para obtener sales con su ejemplo correspondiente.
A. Metal + No metal  Sal ( ) HCl + KOH  KCl + H2O
B. Metal + Ácido  Sal + Hidrógeno ( ) Zn + 2HCl  ZnCl2 + H2
C. Sal1 + Sal2  Sal3 + Sal4 ( ) 2Na + Cl2  2NaCl
D. Ácido + Base  Sal + Agua ( ) NaCl + AgNO3AgCl + NaNO3
Determina el número de oxidación de cada uno de los elementos que participan
como reactivos y productos. Clasifica las reacciones químicas representadas por
ecuaciones escribiendo sobre las líneas si son redox o no redox.
Tipo de reacción
A) 2K + Cl2 2KCl ________________
B) NaCl + KNO3 KCl + NaNO3 _________________
C) 2HCl + Zn ZnCl2 + H2 _________________
D) HCl + NaOH NaCl + H2O _________________
Ejercicios de autoevaluación
1. ( ) Relaciona las siguientes columnas y selecciona el inciso que conteste
correctamente a cada uno de los métodos de obtención de sales.
a) B1, A2, C3, D4
b) C1, D2, B3, A4
c) A1, C2, D3, B4
d) D1, B2, A3, C4
1. metal + no metal  sal
2. metal + ácido  sal + hidrógeno
3. sal1 + sal2sal3 + sal4
4. ácido + hidróxido sal + agua
(A) 2Na(s) + Cl2(g) 2NaCl(s)
(B) HCl(ac) + NaOH(ac)NaCl(s) + H2O(l)
(C) 2Fe(s) + 6HCl(ac) 2FeCl3(ac) + 3H2(g)
(D) NaCl(s) + AgNO3(ac)AgCl(s)+ NaNO3(ac)
49
2. ( )¿Cuál de las siguientes ecuaciones representa una reacción redox?
+ - + 5+ 2- + - + 5+ 2-
a) KCl + NaNO3 NaCl + KNO3
+ 2- + + - + - + 2-
b) KOH + HCl KCl + H2O
6+ 2- + 2- + 6+ 2-
c) SO3 + H2O H2SO4
o + - 3+ - o
d) 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2
3. ( ) Clasifica las siguientes ecuaciones en reacciones redox y no
redox
1. reacciones redox
2. reacciones noredox
a) 1: A y C, 2: B y D*
b) 1: B y C 2: A y C
c) 1: B y D 2: B y A
d) 1: A y B 2: A y D
4. ( ) Elige el inciso que relacione correctamente las ecuaciones con el
método de obtención de sales.
A) 2Na + Cl2 2NaCl
B) NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3
C) HCl + NaOH NaCl + H2O
D) 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2
a) A1, B2, D3, C4
b) B1, D2, C3, A4*
c) C1, D2, A3, B4
d) D1, A2, B3, D4 Respuestas: 1C, 2D, 3A, 4B,
A. metal + no metal  sal
B. sal1 + sal2 sal3 + sal4
C. metal + ácido  sal + hidrógeno
D. ácido + hidróxido  sal + agua
1. sal1 + sal2  sal3 + sal4
2. metal + ácido  sal + hidrógeno
3. ácido + hidróxido sal + agua
4. metal + no metal  sal
50
¿Cómo ayuda la química a determinar la cantidad de
sustancias que intervienen en las reacciones de
obtención de sales?
APRENDIZAJES TEMÁTICA
● Determina masas moleculares
a partir de las masas atómicas. (N2)
● Reconoce el significado
cuantitativo de las fórmulas de los
compuestos. (N2)
● Interpreta cuantitativamente a
las reacciones químicas. (N3)
● Resuelve problemas de cálculos
estequiométricos masa-masa en
ecuaciones sencillas. (N3)
● Reconoce al mol como unidad
asociada al número de partículas
(átomos, moléculas, iones). (N2)
● Establece relaciones
estequiométricas mol-mol en
ecuaciones sencillas. (N3)
COMPUESTO
Nombre y fórmula de los
compuestos trabajados (N2)
ESTRUCTURA DE LA
MATERIA
Caracterización de los
átomos mediante la
masa atómica (N1)
Masa molecular (N2)
Concepto de mol (N2)
REACCIÓN QUÍMICA
Representación (N3)
Balanceo por inspección (N3)
Estequiometría: relación
masa-masa y mol-mol (N3)
Mapa conceptual del apartado
51
Introducción:
En los propósitos de este apartado se pretende que el alumno comprenda que la
química es una ciencia que estudia a la materia a través de sus propiedades
considerando los cambios en la composición de las sustancias y los principios que
los explican.
Partiendo de un ejemplo de obtención de un fertilizante realizará cálculos
estequiométricos masa-masa, destacando:
 El balanceo por inspección de la ecuación.
 El cálculo de masas molares a partir de masas atómicas.
 La interpretación estequiométrica de la ecuación química en función de la
masa de las sustancias involucradas.
 El cálculo de la masa de un producto a partir de las masas de reactivos, o
de la masa de reactivos necesaria para obtener cierta cantidad de
producto.
Masa de los átomos y las moléculas
La masa de los átomos y de las moléculas se mide tomando como unidad la
llamada: unidad de masa atómica (u), que corresponde a la doceava parte de la
masa atómica del átomo de carbono 12.
Masa atómica es la masa de un átomo, medida en u. Por ejemplo, cuando
decimos que la masa atómica del calcio es de 40 u. Estamos indicando que es 40
veces mayor que la doceava parte de la masa de un átomo de carbono 12.
Masa molecular es la masa de una molécula, medida en u. Es la suma de las
masas de los átomos que forman la molécula. Ejemplo: La masa molecular del
agua H2O es:
H = 1.0 u X 2 = 2.0 u
O= 16 u X 1 = 16.0 u
Masa molecular del agua = 18.0 u.
El término masa molecular se debe reservar para las sustancias
que existen en forma de moléculas; al referirse a compuestos
iónicos y a otros en los que no existen moléculas es preferible
utilizar la expresión masa fórmula.
Masa molar es la masa, en gramos, de un mol de sus moléculas.
La masa fórmula de un compuesto iónico es la masa, en unidades de masa
atómica, de una unidad fórmula. Su masa molar es la masa, en gramos, de un mol
de unidades fórmula.
52
Determinación de masas atómicas, masa molecular, masa molar y masa
fórmula.
Etanol, C₂H₅OH, un compuesto covalente.
2 átomos de carbono 2X 12.0 u = 24.00 u
6 átomos de hidrógeno 6X 1.00 u = 6.00 u
1 átomo de oxígeno 1X 16.0 u = 16.00 u
Masa molecular de C₂H₅OH 46.00 u.
Masa de un mol de moléculas de C₂H₅OH = 46 g
Masa molar del C₂H₅OH = 46.0 g/mol
Cloruro de calcio, CaCl₂, un compuesto iónico
1 átomo de calcio 1X 40.1u = 40.1 u
2 átomos de cloro 2X 35.5u = 71.0 u
Masa fórmula del cloruro de calcio 111.1 u
Masa de un mol de unidades fórmula de CaCl₂ = 111.1 g
Masa molar del cloruro de calcio = 111.1 g/mol
Masas atómicas, masa molecular, masa molar y masa fórmula.
1 átomo de potasio 1X 39.0 u = 39.0 u
2 átomos de cloro 1X 35.5 u = 35.5 u
Masa fórmula del KCl 74.5 u
Masa de un mol de unidades fórmula del KCl = 74.5 g
Masa molar del KCl = 74.5 g/mol
NaCl Cloruro de sodio, un compuesto iónico
1 átomo de sodio 1X 23.0 u = 23.0 u
1 átomo de cloro 1X 35.5 u = 35.5 u
Masa fórmula del NaCl 58.5 u
Masa de un mol de unidades fórmula del NaCl = 58.5 g
Masa molar del NaCl = 58.5 g/mol
53
Consultar en la tabla periódica las masas atómicas de los elementos y calcular las
masas moleculares de los siguientes fertilizantes importantes:
FERTILIZANTE MASAS ATÓMICAS MASA MOLECULAR
(NH4)2SO4
N=
H=
S=
O=
NH4NO3
N=
H=
O=
(NH4)2CO3
N=
H=
C=
O=
(NH4)2HPO4
N=
H=
P=
O=
Ca(H2PO4)2∙H2O
Ca=
H=
P=
O=
.
Interpretación cuantitativa de una ecuación química.
a) En la ecuación: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
Una mol de CH4 reacciona con 2mol de O2 para producir una mol de CO2 + un
mol de H2O.
b) En la ecuación: 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O
2 mol de NaOH reaccionan con 1 mol de H2SO4 para producir  un mol de
Na2SO4 + dos mol de H2O.
c) En la ecuación: 3CaCO3 + 2H3PO4 Ca3(PO4)2 + 3CO2 + 3H2O
Para producir: 1 mol de Ca3(PO4)2 + 3 mol de CO2 + 3mol de H2O es necesario
tener en los reactivos 3 mol de CaCO3 + 2 mol de H3PO4.
d) De la ecuación: 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O
¿Cuántos gramos de H2SO4 reaccionarán con 400g de NaOH?
54
El mol como unidad asociada al número de partículas (átomos, moléculas,
iones)
MOL
Mol, unidad básica del sistema internacional de unidades (SI), definida como la
cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos,
moléculas, iones, electrones u otras partículas) como átomos hay en 0,012 kg (12
g) de carbono 12. Esa cantidad de partículas es aproximadamente de
6,0221 × 1023
, el llamado número de Avogadro. Por tanto, un mol es la cantidad de
cualquier sustancia cuya masa expresada en gramos es numéricamente igual a la
masa molecular de dicha sustancia.
Mol . El concepto de mol se ha generalizado como un número de partículas y es
frecuente encontrar expresiones como: “un mol de átomos, “un mol de iones”, “un
mol de moléculas”, etc. En todos los casos un mol contiene 6.02X1023
partículas:
un mol de moléculas contiene 6.02X1023
moléculas, un mol de iones contiene
6.02X1023
iones etc.
Al número 6.02X1023
se le conoce como
número de Avogadro
Ejercicio. ¿Cuántas moléculas existen en 2 moles
de oxígeno, 3 moles de agua, 0.5 moles de NH₃ y en
100 moles de CO2?
Sustancia Número de moles Número de moléculas
O₂ 2
H₂O 3
NH₃ 0.5
CO2 100
55
Estequiometría
Cuando Lavoisier, en 1789, estableció lo que hoy se conoce como ley de la
conservación de la materia sentó las bases para la estequiometría que la
podemos definir como el procedimiento por medio del cual se determinan las
cantidades de reactivos y
productos que intervienen
en una reacción química.
Su etimología deriva del
griego stoicheion que
significa primer principio o
elemento y metrón que
significa medida.
Pasos fundamentales en la resolución de problemas de estequiometría:
 a) Escribir la ecuación química.
 b) Balancear la ecuación química.
 c) A partir de la ecuación balanceada, calcular las masas, moles o
moléculas de las sustancias que se mencionan en el problema.
Ejemplo:
a) Se escribe la ecuación química: N₂ + H₂ NH₃
b) Se Balancea: N₂ + 3 H₂ 2NH₃
c) Se calcula la masa en gramos de las sustancias.
La masa en gramos de cada una de las sustancias que intervienen en la reacción
química se puede calcular de la siguiente manera:
A partir de la siguiente ecuación matemática:
n = masa (g) Donde n = número de moles
masa molar
Despejando masa (g), tenemos:
Masa (g) = n (moles) X masa molar (g/mol)
56
Ejercicio.
Con base en la siguiente ecuación química, calcular la masa en gramos de cada
una de las sustancias involucradas y llenar la tabla en los espacios
correspondientes.
N₂ + 3H₂ 2NH₃
LEY DE PROUST.
“Cuando dos o más elementos se unen para formar un compuesto, la relación en
masa en que lo hacen es siempre la misma”.
Proust establece en su ley que en la formación de un compuesto
químico, sus elementos químicos guardan entre sí una proporción
fija entre sus masas. Por ejemplo, para formar 10 gramos de
cloruro de sodio se necesitan 6.07 g de cloro y 3.93 g de sodio, por
lo que la proporción entre las masas de ambos elementos
químicos es:
6.07 g de Cl = 1.54 de Cl o bien: 1 de Na
3.93 g Na Na 1.54 Cl
Cl (reactivo) Na (reactivo) NaCl (producto) Relación de combinación entre las
masas de cloro y sodio en el NaCl.
6.07 g 3.93 g 10 g 1.54
12.14 g 7.96 g 20 g 1.54
Sí tratamos de que reaccionen 10 g de cloro con 10 g de sodio, no se obtienen 20
gramos de cloruro de sodio, sino una cantidad menor, debido a que la relación de
combinación entre las masas de sodio y cloro es de 1/1.54, por lo que:
masa de Na = 10 g de Cl 1 de Na = 6.49 g de Na
1.54 Cl
De forma que 10 g de cloro reaccionan con 6.49 g de sodio y se forman 16.49 g de
cloruro de sodio y por lo tanto quedan sin reaccionar:
10 g – 6.49 g = 3.51 g de cloro sobrantes.
57
Ejercicio de la ley de Proust. El carbón puro, cuando se quema en exceso de aire,
se combina con el oxígeno y da como único producto una sustancia gaseosa
formada exclusivamente por los elementos por los elementos carbono y oxígeno.
En una serie de experimentos se quemaron 0.85 g; 1.28 g y 1.53 g de carbono y
se recogieron, respectivamente, 3.11 g; 4.68 g y 5.61 g del gas en cuestión. Con
estos datos comprobar la ley de Proust.
Comprobando la ley de las proporciones contantes o ley de Proust:
Tipo
Muestra
Masa C
(g)
Masa gas
(g)
Masa O
(g)
Relación
masa C/
masa gas
Relación
masa C/
masa O
Muestra 1 0.85 3.11 3.11–0.85 = 2.26 0.27 0.37
Muestra 2 1.28 4.68 4.68-1.28= 3.34 0.27 0.37
Muestra 3 1.53 5.61 5.61-1.53 = 4.08 0.27 0.37
Proust estableció también que la composición porcentual de un compuesto
químico era siempre la misma, independientemente de su origen.
Observó que el agua está formada siempre por 11 partes por 100 de
hidrógeno y por 89 partes por 100 de oxígeno, sea cual sea su
procedencia. Concluyo que en la molécula de agua hay 11 % de
Hidrógeno y 89 % de Oxígeno.
Utilizando la siguiente expresión matemática y la tabla periódica, completa la tabla.
% del elemento = masa del elemento X100
masa del compuesto
Molécula
de agua
58
PROBLEMAS DE ESTEQUIOMETRÍA
masa – masa y mol – mol
La estequiometría es utilizada para saber cuánto producto se formará a partir de
cierta cantidad de reactivo ó que cantidad de reactivo se necesita para obtener
una cantidad “x” de producto; es por ello que se realizan cálculos
estequiométricos.
Se pueden hacer conversiones estequiométricas masa – masa ó mol – mol
dependiendo de lo que se solicite.
Estequimetría masa – masa: Este proceso se emplea cuando se necesita conocer
la cantidad de cada reactivo que se debe utilizar para producir la masa del
producto que se desee.
Por ejemplo en la relación masa - masa.
Sí se cuenta con 980 g de FeCl3 para realizar la siguiente reacción Química:
FeCl3 + NaOH Fe(OH)3 + NaCl
¿Cuántos gramos de Fe(OH)3 se producirán?
1.- Se balancea la ecuación: FeCl3 + NaOH Fe(OH)3 + NaCl
Para balancear una ecuación puedes hacer uso del siguiente diagrama de flujo.
balanceando primero los metales, posteriormente los no metales dejando al final al
oxígeno.
59
FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl (ecuación balanceada)
Se comprueba que la ecuación se encuentre balanceada utilizando el siguiente
cuadro.
2. Se realizan cálculos de las masas molares de cada uno de los reactivos y
productos:
REACTIVOS
N° de
átomos Elementos
PRODUCTOS
N° de
átomos
1 Fe 1
3 Na 3
3 Cl 3
3 H 3
3 O 3
60
3. Se realizan los cálculos correspondientes:
FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl
162.20g 106.85g
980g X
Resolviendo:
X = (980g FeCl3) (106.85g Fe(OH)3) = 645.58g de Fe(OH)3
162.20 g FeCl3
Por lo tanto, a partir de 980 g de FeCl3 se producirán 645.58 g de Fe(OH)3
Relación mol – mol. Obtención de sulfato de amonio como fertilizante.
Calcular cuántos gramos de (NH4)2SO4(ac) sulfato de amonio se obtienen al
reaccionar 3500 g de NH4OH(ac) hidróxido de amonio con el suficiente ácido
sulfúrico H2SO4.
NH4OH(ac) + H2SO4(ac) (NH4)2SO4(ac) + H2O(l)
Paso 1. Balancear la ecuación química
2NH4OH(ac) + H2SO4(ac) (NH4)2SO4(ac) + 2H2O(l)
Se comprueba que la ecuación química este balanceada
REACTIVOS
N° de
átomos Elementos
PRODUCTOS
N° de átomos
2 N 2
1 S 1
12 H 12
6 O 6
Paso N° 2. Interpretación de las partículas representativas y los mol.
2mol de NH4OH(ac) +1 mol de H2SO4(ac) 1 mol de (NH4)2SO4(ac) + 2 mol de H2O(l)
Paso 3. Relación mol – mol
2NH4OH(ac) + H2SO4(ac) (NH4)2SO4(ac) + 2H2O(l)
2mol de NH4OH(ac)+ 1 mol de H2SO4(ac) 1 mol de (NH4)2SO4(ac) + 2 mol de H2O(l)
61
Se procede a realizar cálculos de las masas molares de cada uno de los reactivos
y productos con ayuda de la tabla periódica.
Entonces: 2NH4OH(ac) + H2SO4(ac) (NH4)2SO4(ac) + 2H2O
70 g 98g 132g 36g
Por lo tanto:
2NH4OH(ac) (NH4)2SO4(ac)
70g 132g
3500g X
X = (3500g de NH4OH ) (132g de (NH4)2SO4 ) = 6600 g de (NH4)2SO4
70g de NH4OH
Se producen 6600 g de (NH4)2SO4 .
Paso 4. Relación mol – mol
Calcula cuántas mol de (NH4)2SO4 (sulfato de amonio) se obtienen sí reaccionan
25 mol de NH4OH (hidróxido de amonio) en la ecuación anteriormente propuesta.
2NH4OH(ac) (NH4)2SO4(ac)
2mol 1 mol
25 mol X
Resolviendo:
X = (25 mol de NH4OH) (1 mol de (NH4)2SO4) = 12.5 mol de (NH4)2SO4
2 mol de NH4OH
Se producirán 12.5 mol de (NH4)2SO4
62
Ejercita lo aprendido
Instrucciones: Completa los siguientes espacios seleccionando de la lista de
abajo la palabra que corresponda a la definición correcta y posteriormente busca
cada palabra en la sopa de letras.
Es la masa de un átomo, medida en unidades de masa atómica (u).
. Es la suma de las masas atómicas de los átomos que forman
las moléculas.
. Masa en gramos de un mol de cualquier sustancia (átomos,
moléculas, unidades fórmula) es decir, la suma de las masas atómicas de todos
los átomos representados en la fórmula, expresadas en gramos.
Unidad básica del sistema internacional de unidades (SI), definida como la
cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos,
moléculas, iones, electrones u otras partículas) como átomos hay en 0,012 kg (12
g) de carbono 12.
.Procedimiento por medio del cual se determinan las cantidades
de reactivos y productos que intervienen en una reacción química.
Al número 6.022X1023
de átomos, moléculas o iones se le conoce como:
. “Cuando dos o más elementos se unen para formar un
compuesto, la relación en masa en que lo hacen es siempre la misma”
Mol Masa molar Masa atómica
Estequiometría Masa molecular
Ley de Proust
Número de Avogadro
63
SOPA DE LETRAS
M A S A M O L E C U L A R X M D K M
F G I L E I X Z V K N D I O A O Y O
V N N U G W L F J S T Z T Q S C D L
V U J M H N U E N Q P A U X A O T J
W M J W R Q T C V C U P B N A A S F
E E R M A S A M O L A R B O T I U E
I R B Y N O P C O J A D S W O R O N
O O O D H R Z K M O M A U R M T R S
V D F W D H U Q V K T K T T I E P O
L E Q B A E F I W F T I U F C M E I
O A X A J C W N J R E F B X A O D Q
V V R E H H G I M L Q I Q K Q I Y L
Q O Z Z N Z J Q W X A O B G P U E Z
W G K Q B R Y H Z K T Q T K B Q L K
V A R J V F J E V F C V T D B E J D
Y D U U A L S H L D B C X L D T H H
V R Q C A Z H V E J R Y N T H S R S
B O L S N E A Z H B C E N G L E U B
64
SOLUCIÓN
Es la masa de un átomo, medida en unidades de masa atómica (u). Masa atómica.
Masa molecular. Es la suma de las masas atómicas de los átomos que forman
las moléculas.
Masa molar. Masa en gramos de un mol de cualquier sustancia ( átomos,
moléculas unidades fórmula): es decir, la suma de las masas atómicas de todos lo
átomos representados en la fórmula, expresadas en gramos.
Unidad básica del sistema internacional de unidades (SI), definida como la
cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos,
moléculas, iones, electrones u otras partículas) como átomos hay en 0,012 kg (12
g) de carbono 12. Mol
Estequiometría. Procedimiento por medio del cual se determinan las cantidades de
reactivos y productos que intervienen en una reacción química.
Al número 6.022X1023
de átomos, moléculas o iones se le conoce como: Número
de Avogadro
Ley de Proust. “Cuando dos o más elementos se unen para formar un compuesto,
la relación en masa en que lo hacen es siempre la misma”
M A S A M O L E C U L A R X M D K M
F G I L E I X Z V K N D I O A O Y O
V N N U G W L F J S T Z T Q S C D L
V U J M H N U E N Q P A U X A O T J
W M J W R Q T C V C U P B N A A S F
E E R M A S A M O L A R B O T I U E
I R B Y N O P C O J A D S W O R O N
O O O D H R Z K M O M A U R M T R S
V D F W D H U Q V K T K T T I E P O
L E Q B A E F I W F T I U F C M E I
O A X A J C W N J R E F B X A O D Q
V V R E H H G I M L Q I Q K Q I Y L
Q O Z Z N Z J Q W X A O B G P U E Z
W G K Q B R Y H Z K T Q T K B Q L K
V A R J V F J E V F C V T D B E J D
Y D U U A L S H L D B C X L D T H H
V R Q C A Z H V E J R Y N T H S R S
B O L S N E A Z H B C E N G L E U B
65
Resuelve los siguientes problemas de obtención de fertilizantes:
a) El nitrato de amonio es un fertilizante nitrogenado que se obtiene a partir de
amoniaco y ácido nítrico en condiciones específicas de reacción.
NH3 + HNO3 NH4NO3
¿Cuántos gramos de nitrato de amonio NH4NO3 se pueden obtener a partir de
25g de amoniaco NH3?
1. Balancear la ecuación. NH3 + HNO3 NH4NO3
Paso N° 2. Interpretación de las partículas representativas y los moles.
Paso 3. Relación masa – masa
R = 117.6 g de NH4NO3
Paso 4. Relación mol – mol
Calcula ¿Cuántas moles de nitrato de amonio NH4NO3 se obtienen sí se adicionan
a la reacción 12 moles de NH3?
R = 12 moles
b) La urea es un fertilizante que se obtiene a partir de amoniaco y dióxido de
carbono:
NH3 + CO2 (NH2)2CO + H2O
¿Cuántos gramos de amoniaco NH3 se necesitan para obtener 1800 g de urea
(NH2)2CO?
1. Balancear la ecuación NH3 + CO2 (NH2)2CO + H2O
2. Interpretación de las partículas representativas y los moles
Paso 3. Relación masa – masa
R = 1020 g de NH3
Paso 4. Relación mol – mol
Calcular ¿Cuántas mol de urea (NH2)2CO, se obtienen sí se agregan a la reacción
6 mol de NH3?
R = 3 moles de (NH2)2CO.
66
Ejercicios de autoevaluación
1. ( ) Determinar la masa molecular del fertilizante NH4NO3 (nitrato de amonio)
a partir de sus masas atómicas.
a) 31 u
b) 66 u
c) 80u
d) 119 u
2. ( ) Determinar la masa molecular del fertilizante fosfato de calcio Ca3 (PO4)2 a
partir de sus masas atómicas.
a) 87u
b) 278u
c) 310 u
d) 382u
3. ( ) ¿Cuál es la masa de un mol de sulfato de amonio (NH4)2SO4?
Masa molar
a) 15 g H = 1 g/mol
b) 70 g N = 14 g/mol
c) 132 g O = 16 g/mol
d) 212 g S = 32 g/mol
4. ( ) La siguiente ecuación 2KOH + H2SO4  K2SO4 +2 H2O
Indica que 112 g de KOH reaccionan con 98 g de H2SO4 para obtener 174 g de
K2SO4 y H2O ¿Qué cantidad de agua se produce?
a) 18 g Masa molar
b) 36 g H = 1 g/mol
c) 72 g O = 16 g/mol
d) 148 g K = 39 g/mol
S = 32 g/mol
5. ( ) La reacción de obtención del fertilizante “cloruro de potasio” se
representa KOH + HCl  KCl + H2O
Si reacciona completamente 56 g de hidróxido de potasio y se producen 74 g de
KCl con 18 g de agua determina ¿Cuántos gramos de HCl se requieren?
Elemento Masa atómica
H 1u
N 14 u
O 16 u
Elemento Masa atómica
Ca 40u
P 31 u
O 16 u
a) 18 g Masa molar
b) 36 g H = 1 g/mol
c) 72 g O = 16 g/mol
d) 148 g K = 39 g/mol
Cl =35 g/mol
67
6. ( ) En base a la ecuación: H2SO4 + 2 NH4OH  (NH4)2SO4 + 2 H2O
¿Cuánto ácido sulfúrico se requiere para obtener 66 g de sulfato de amonio?
masa atómica
a) 49 g H = 1 g
b) 66 g N = 14 g
c) 98 g O = 16 g
d) 147 g S = 32 g
7. ( ) Un mol de cualquier sustancia contiene __________ partículas (átomos,
moléculas o iones)
a) 23 x 106
b) 6.023 x 1024
c) 6.023 x 1023
d) 10236.023
8. ( ) ¿A cuántos mol de potasio corresponden 3.0115 X 1023
átomos de dicho
elemento?
a) 0.2
b) 0.4
c) 0.5
d) 2.0
9. ( ) La siguiente ecuación KOH + HCl  KCl + H2O representa la obtención
del fertilizante KCl. Si reacciona completamente 1.5 mol del hidróxido de potasio
¿Cuántos mol de KCl se obtienen?
a) 1.0
b) 1.5
c) 2.5
d) 3.0
10. ( ) La siguiente ecuación corresponde a la obtención del amoniaco:
N2 + 3H2  2NH3.
Si reacciona completamente 1.5 mol del hidrógeno con el nitrógeno ¿Cuántas
mol de amoniaco se obtienen?
a) 1.0
b) 1.5
c) 2.5
d) 3.0
Respuestas: 1C, 2C, 3C, 4B, 5B, 6A, 7C, 8C, 9B, 10A.
68
¿Qué importancia tiene conocer la acidez del suelo?
Mapa conceptual del apartado
APRENDIZAJES TEMÁTICA
● Diferencia mediante sus
propiedades a los ácidos y las
bases. (N2)
● Reconoce al pH como una
medida para determinar el
carácter ácido, básico o neutro
de una sustancia. (N2)
● Establece que la reacción de
neutralización es el resultado de
la combinación de ácidos y bases. (N2)
● Define a los ácidos y a las bases
según Arrhenius. (N2)
COMPUESTO
Concepto de ácido, base
(de Arrhenius) y sal (N2)
Nombre y fórmula de ácidos,
hidróxidos y sales (N2)
ESTRUCTURA DE LA MATERIA
Concepto de ión (iones
hidrógeno e hidróxido) (N2)
REACCIÓN QUÍMICA
Concepto (N2)
Representación (N3)
Concepto de disociación (N1)
Reacciones de neutralización (N2)
69
CARACTERÍSTICAS DE ÁCIDOS Y BASES.
El término ácido proviene del latín acidus que significa “agrio”, y se refiere al sabor
característico de estos compuestos.
Las bases también se denominan álcalis, nombre que proviene del griego alqili y
que significa “ceniza”, porque estas eran la fuente de donde se obtenían los
álcalis.
Ácidos:
 Los ácidos tienen sabor agrio; por ejemplo, el vinagre debe su sabor al ácido
acético, y los limones y otros frutos cítricos contienen ácido cítrico.
Los ácidos ocasionan cambios de color en los pigmentos vegetales; por ejemplo,
cambian el color del papel tornasol de azul a rojo.
Los ácidos reaccionan con algunos metales, como zinc, magnesio o hierro para
producir hidrógeno gaseoso. Una reacción típica es la que sucede entre el ácido
clorhídrico y el magnesio:
Los ácidos reaccionan con los carbonatos y bicarbonatos, como Na2C03, CaC03
y NaHC03, para formar dióxido de carbono gaseoso. Por ejemplo:
2HCl(ac) + CaC03 (s)  CaCl2 (ac) + H20(I) + CO2 (g)
HCl(ac) + NaHC03 (s)  NaCl(ac) + H20(I) + CO2 (g)
Las disoluciones acuosas de los ácidos conducen la electricidad.
Bases:
Las bases tienen sabor amargo.
Las bases se sienten resbaladizas; por ejemplo, los jabones, que contienen
bases, muestran esta propiedad.
Las bases producen cambios de color en los colorantes vegetales; por ejemplo,
cambian el color del papel tornasol de rojo a azul.
Las disoluciones acuosas de las bases conducen la electricidad.
Tabla de algunos indicadores más comunes
Una sal es un compuesto químico formado por cationes (iones con carga positiva)
enlazados a aniones (iones con carga negativa) mediante un enlace iónico.
70
El pH y su escala:
El pH en un término que se utiliza para determinar el carácter ácido, básico o
neutro de una sustancia, éste se mide por la concentración del ion hidrógeno; los
valores de pH están comprendidos en una escala de 0 a 14, el valor medio es 7; el
cual corresponde a solución neutra por ejemplo agua, los valores que se
encuentran por debajo de 7 indican soluciones ácidas y valores por encima de 7
corresponde a soluciones básicas o alcalinas.
Algunas sustancias ácidas y básicas de uso cotidiano
71
Neutralización ácido-base
Una reacción de neutralización es una reacción entre un ácido y una base.
Generalmente, en las reacciones acuosas ácido-base se forma agua y una sal,
que es un compuesto iónico formado por un catión distinto del H+
y un anión
distinto del OH-
u 02-
:
ácido + base  sal + agua
La sustancia conocida como sal de mesa, NaCl, es producto de la reacción ácido-
base.
HCl(ac) + NaOH(ac)  NaCl(ac) + H20(I)
Definición de ácido y base según Arrhenius.
Según las deducciones del sueco w:Arrhenius, al desarrollar su
propia teoría sobre la constitución iónica de las disoluciones
electrolíticas:
● Los ácidos son sustancias que (al disolverse en agua)
producen iones H+
.
● Las bases son compuestos que (al disolverse en agua) originan
iones (OH)-
.
Ejemplos:
HCl(ac) Cl-
(ac) + H+
(ac)
NaOH(s) + H2O(l) Na+(ac) + OH-
(ac)
Podemos observar que, aunque es muy útil, esta teoría es bastante restringida:
Solo se contemplan disoluciones acuosas.
+
(ac) (ac)
+ (ac) (ac)
(s)
+
Arrhenius
72
Ejercita lo aprendido
1. ( ) Procedimiento. a una muestra de suelo se le agregó agua destilada, se
mezcló y se dejó reposar. Posteriormente se filtró y se tomaron 2 ml del filtrado en
un tubo de ensaye, se le agregan dos gotas de indicador universal, se desarrolla
un color naranja, la coloración que muestra el filtrado de suelo indica que la
disolución tiene un pH ácido la cual muestra la presencia de:
a) elementos
b) mezclas
c) iones
d) compuestos
2. ( ) Cuando decimos que una sustancia presenta la misma concentración de
iones ( OH–
) que de iones ( H +
), indicamos que la sustancia es:
a) ácida
b) básica
c) neutra
d) sólida
3. Instrucción. Completa el siguiente esquema escribiendo sobre la escala de pH.
el ion o compuesto generador de la acidez, alcalinidad y neutralidad de las
sustancias químicas:
---------------------------------/-------------------------------
0 7 14
Iones: Cl-1
, OH-
, H+
Compuesto: H2O
Coloca la palabra correspondiente. La ecuación general para las reacciones de
neutralización es:
H2SO4 + ___________  Na2SO4 + _______________
base / agua base / agua
73
Ejercicios de autoevaluación
1. ( ) Elige el inciso que relacione correctamente propiedades de los ácidos y
de las bases.
(A) ACIDOS
(B) BASES
1. Adquieren color rojo con indicador universal
2. Adquieren color azul con indicador universal
3. Resbalosas al tacto
4. Al reaccionar con los metales desprenden
hidrógeno
a) A: 1,2 y B: 3,4
b) A: 2,3 y B: 1,4
c) A: 3,4 y B: 1,2
d) A: 1,4 y B: 2,3
2. ( ) El pH es una propiedad química cuyo valor determina:
a) la concentración de una disolución acuosa
b) el grado de acidez, basicidad o neutralidad de una disolución
c) la cantidad de corriente que pasa por una disolución
d) el grado de solubilidad de un soluto en una disolución
3. ( ) La ecuación: HCl(ac) + NaOH(ac)  NaCl(ac) + H2O, representa una
reacción de:
a) análisis
b) neutralización
c) descomposición
d) oxidación y reducción
4. ( ) La reacción de neutralización se lleva a cabo entre un:
a) ácido con un metal
b) metal con un no metal
c) ácido con un hidróxido
d) óxido metálico con agua
74
5. ( ) Para producir una sal y agua por medio de una reacción de neutralización,
los reactivos deben ser:
a) metal y ácido
b) ácido e hidróxido
c) metal y no metal
d) no metal e hidróxido
6. ( ) De acuerdo con Arrhenius ¿Qué ecuación representa el comportamiento
de una base o hidróxido?
a) H2O(l) 2H+
(ac) + OH-
(ac)
b) HCl(g) + H2O(l)H+
(ac) + Cl-
(ac)
c) NaOH(s) + H2O(l)Na+
(ac) + OH-
(ac)
d) NaCl(s) + H2O(l)Na+
(ac) + Cl-
(ac)
7. ( ) De acuerdo con Arrhenius ¿Qué ecuación representa el comportamiento
de un ácido?
a) H2O(l)2H+
(ac) + OH-
(ac)
b) HCl(g) + H2O(l) H+
(ac) + Cl-
(ac)
c) NaOH(s) + H2O(l) Na+
(ac) + OH-
(ac)
d) NaCl(s) + H2O(l)Na+
(ac) + Cl-
(ac)
8. ( ) Al determinar el pH de diferentes disoluciones se encontraron los
siguientes valores
Disolución 1 2 3 4 5 6
7.6 9.8 4.5 2.3 4.0 11.6
Elige el inciso que contiene únicamente disoluciones ácidas.
a) 3, 4, 5
b) 1, 3, 4
c) 2, 4, 6
d) 2, 3, 4
Respuestas: 1D, 2B, 3B, 4C, 5B, 6C, 7B, 8A
75
¿Por qué es necesario preservar el suelo? ¿Es el suelo
un recurso natural inagotable?
Mapa conceptual del apartado
Degradación del suelo
Se entiende por degradación del suelo cualquier pérdida de la fertilidad y calidad
del mismo, necesarias para el buen desarrollo y rendimiento de los cultivos, la
degradación del suelo lo hace inadecuado para la agricultura.
Los procesos que provocan la degradación son: erosión, salinización, inundación,
empobrecimiento, deterioro de la estructura, contaminación y desertificación. Entre
estos procesos de degradación destacan por su importancia:
Erosión
La palabra erosión proviene del latín erosio = roedura y consiste en la pérdida
gradual de material que constituye el suelo, al ser arrastradas las partícula de la
superficie. La erosión es un proceso natural, pero se acelera por las actividades
humanas por ejemplo la tala de árboles.
76
Fertilizantes
Un fertilizante es un material que, proporciona uno o más de los nutrientes que
necesitan los vegetales para su desarrollo; su origen es sintético. Por otro lado, los
abonos son materiales en descomposición que aportan nutrientes a los suelos; su
origen puede ser vegetal y animal.
El nitrógeno, el fósforo, el potasio (NPK) y el calcio (comúnmente abastecido por la
práctica agrícola en forma de cal) son elementos químicos que más
frecuentemente se encuentras restringidos en su abastecimiento dentro del suelo.
Los fertilizantes se clasifican en nitrogenados, fosfatados, potásicos y orgánicos
(abonos).
a) Fertilizantes nitrogenados. El más utilizado es el nitrato de amonio. Se
utiliza también el sulfato de amonio y la urea. Se obtienen principalmente a
partir del amoniaco.
b) Fertilizantes fosforados. Se obtienen a partir de rocas fosfóricas. El
compuesto soluble más empleado es el fosfato de amonio (NH4)3PO4, a
veces se usan otras mezclas obtenidas del ataque de las rocas con ácidos.
c) Fertilizantes potásicos. Los más usuales son el cloruro de potasio, el sulfato
de potasio y el nitrato de potasio (nitrato de chile). Se obtiene del
aprovechamiento de las sales de potasio de los yacimientos minerales.
d) Fertilizantes orgánicos. Se utilizan en la agricultura tradicional (no
tecnificada). Es el estiércol; actualmente se está desarrollando ampliamente
la producción de composta, que es una mezcla de materia orgánica
descompuesta obtenida de los residuos de las basuras (por eso se pide
separarla al tirarla en depósitos especiales), lodos de desagües urbanos,
residuos agroforestales y excrementos de animales. Tienen menor cantidad
de nutrientes, pero estos son reciclables por lo que disminuyen el riesgo de
contaminación por los fertilizantes sintéticos.
Contaminación de suelos, basura y reciclaje de residuos
La contaminación del suelo es la
introducción de sustancias extrañas a la
superficie terrestre. Estos elementos
perjudican de forma grave la salud de las
personas, de animales y plantas. Muchas
veces este tipo de contaminación entra en
contacto con el agua potable de estos
sitios agravando la situación.
Sobre el suelo realizamos actividades
para el crecimiento y mantenimiento de
muchas familias como la agricultura, la
industria o la construcción de ciudades. El hecho que se altere la calidad de la
tierra y como consecuencia se produzca una grave crisis alimentaria, repercute en
la forma de vida y en el futuro de las generaciones venideras, porque ellas no
tendrán un lugar donde plantar sus alimentos ni construir una casa donde vivir.
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  • 1. GUÍA ILUSTRADA PARA EL CURSO DE QUÍMICA II Unidad 1: Suelo, fuente de nutrimentos para las plantas. Unidad 2: Alimentos, proveedores de sustancias esenciales para la vida. Unidad 3: Medicamentos, productos químicos para la salud. UNAM UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO ESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES PLANTEL VALLEJO CCH Elaboró: Antonio Rodríguez Ramírez 2015
  • 2. GUÍA ILUSTRADA PARA EL CURSO DE QUÍMICA II Unidad 1: Suelo, fuente de nutrimentos para las plantas. Unidad 2: Alimentos, proveedores de sustancias esenciales para la vida. Unidad 3: Medicamentos, productos químicos para la salud. UNAM UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO ESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES PLANTEL VALLEJO CCH Elaboró: Antonio Rodríguez Ramírez Revisó: Jesús Maza Álvarez. Titular C, Carlos Goroztieta y Mora. Asociado C, Lorenzo Vega Suárez. Titular C, Karla Goroztieta Rosales. Asignatura A, Braulio Eduardo Díaz Gutiérrez. Asignatura A, Osvaldo García García Asignatura A.
  • 3. UNIDAD 1 SUELO FUENTE DE NUTRIMENTOS PARA LAS PLANTAS
  • 4. I INDICE UNIDAD I. SUELO, FUENTE DE NUTRIMENTOS PARA LAS PLANTAS. Ejercita lo aprendido 8 Ejercicios de autoevaluación 9 ¿CÓMO SE CLASIFICAN LOS COMPONENTES SÓLIDOS DEL SUELO? 10 Mapa conceptual del apartado 10 Material orgánico 11 Material inorgánico (minerales) 11 Clasificación de minerales 13 Ejercita lo aprendido 13 Ejercicios de autoevaluación 15 ¿DE QUÉ ESTA FORMADA LA PARTE INORGÁNICA DEL SUELO? 16 Mapa conceptual del apartado 16 Identificación de cationes a la flama 17 Ejercita lo aprendido 18 Ejercicios de autoevaluación ¿QUÉ SON LAS SALES Y QUÉ PROPIEDADES TIENEN? 19 20 Mapa conceptual del apartado 21 Propiedades de las sales 22 Reglas de solubilidad 23 Electrolitos y no electrolitos 23 Solvatación de los compuestos iónicos 24 Oxidación- reducción 25 Ejercita lo aprendido 26 Ejercicios de auto evaluación 27 ¿CÓMO SE REPRESENTAN Y NOMBRAN LAS SALES EN EL LENGUAJE DE LA QUÍMICA? 30 Mapa conceptual del apartado 30 Nomenclatura inorgánica 31 Número de oxidación 31 Reglas para asignar números de oxidación 31 Tabla de cationes y aniones 33 Nomenclatura: sistemática, stock y tradicional 34 Ejercita lo aprendido 37 Ejercicios de autoevaluación 39 ¿POR QUÉ ES IMPORTANTE EL SUELO? 1 Mapa conceptual del apartado 1 Funciones del suelo 2 El suelo como recurso natural 2 Ejercita lo aprendido 3 Ejercicios de autoevaluación 4 ¿QUÉ ES EL SUELO? 5 Mapa conceptual 5 Fases del suelo (sólida, líquida y gaseosa) 6
  • 5. II Métodos de obtención de sales 42 Nombre y fórmula de ácidos hidróxidos y sales 44 Oxidación – reducción 44 Ejercita lo aprendido 47 Ejercicios de autoevaluación 48 ¿CÓMO AYUDA LA QUÍMICA A DETERMINAR LA CANTIDAD DE SUSTANCIAS QUE INTERVIENEN EN LAS REACCIONES DE OBTENCIÓN DE SALES? 50 Mapa conceptual 50 Masa atómica, masa molecular, masa molar y masa fórmula 51 Determinación de masas atómicas, masa molecular y masa fórmula 52 Interpretación cuantitativa de una ecuación química 53 El Mol y Número de Avogadro 54 Estequiometría 55 Ley de Proust 56 Problemas de estequiometría: relación mol – mol y masa - masa 58 Ejercita lo aprendido 62 Ejercicios de autoevaluación 66 ¿QUÉ IMPORTANCIA TIENE CONOCER LA ÁCIDEZ DEL SUELO? 68 Mapa conceptual del apartado 75 Degradación del suelo 75 Fertilizantes 76 Contaminación de suelos 76 Causas de la contaminación del suelo 77 Cultivo sin suelo (hidroponía) 77 ¿CUÁL ES EL ALIMENTO PARA LAS PLANTAS? ¿CÓMO MEJORAR UN SUELO DEFICIENTE EN SALES? ¿CÓMO SE OBTIENEN LAS SALES? 40 Mapa conceptual del apartado 40 Nutrientes para las plantas 41 ¿Cómo mejorar un suelo deficiente en sales? 42 Mapa conceptual 68 Características de los ácidos y las bases 69 Tabla de indicadores El pH y su escala 69 69 Neutralización ácido - base 71 Definición de ácido y base según Arrhenius 71 Ejercita lo aprendido 72 Ejercicios de autoevaluación 73 ¿PORQUÉ ES NECESARIO PRESERVAR EL SUELO? ¿ES EL SUELO UN RECURSO NATURAL INAGOTABLE? 75
  • 6. III 2A UNIDAD ALIMENTOS, PROVEEDORES DE SUSTANCIAS ESENCIALES PARA LA VIDA ¿PORQUÉ COMEMOS? 79 Mapa conceptual 79 Diferencia entre comer y nutrirse 80 Obesidad y desnutrición 81 Medición del sobrepeso y la obesidad 81 Ejercita lo aprendido ¿QUÉ TIPO DE SUSTANCIAS CONSTITUYE A LOS ALIMENTOS? Mapa conceptual Los alimentos como mezclas Diferencias entre compuestos orgánicos e inorgánicos 82 84 84 85 86 Ejercita lo aprendido 87 Ejercicios de autoevaluación 88 Ejercicios de autoevaluación 97 ¿QUÉ DETERMINA LAS PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO? Mapa conceptual del apartado 99 99 Definición de grupo funcional 100 Principales grupos funcionales: Alcoholes 100 100 Aldehídos y cetonas 100 Ácidos carboxílicos 101 Ésteres 101 Éteres 102 Aminas Amidas 102 102 Resumen de grupos funcionales 103 ¿POR QUÉ EL CARBONO ES EL ELEMENTO PREDOMINANTE EN LOS ALIMENTOS? 90 Alimentación saludable 90 Mapa conceptual 91 Macro y micro nutrientes 91 Clasificación de nutrientes 92 El átomo de carbono 92 Tabla de electronegatividad de Pauling 93 Enlaces covalentes sencillos, dobles y triples 93 Fórmula molecular, desarrollada y condensada 94 Clasificación de hidrocarburos 95 Fórmulas semidesarrolladas de hidrocarburos sencillos 95 Importancia de la posición de los átomos en las moléculas 96 Ejercita lo aprendido 96
  • 7. IV Identificación de grupos funcionales en productos de uso cotidiano 104 Factores que determinan las propiedades de los compuestos orgánicos 105 Enlaces más débiles que el enlace covalente 105 Fuerzas dipolo – dipolo, Fuerzas de dispersión de London y Enlaces puente de hidrógeno 105 Moléculas con grupos funcionales 107 Evaluación formativa Evaluación sumativa 108 109 Evaluación sumativa 125 ¿QUÉ GRUPOS FUNCIONALES ESTÁN PRESENTES EN LOS NUTRIMENTOS ORGÁNICOS? ¿CUÁL ES LA FUNCIÓN EN EL ORGANISMO DE LOS NUTRIMENTOS? ¿HAY RELACIÓN ENTRE LA ESTRUCTURA DE LOS NUTRIMENTOS Y SU FUNCIÓN EN EL ORGANISMO? 110 Mapa conceptual 110 Carbohidratos 111 Enlace glucosidico 111 Lípidos 111 Ácidos grasos 111 Proteínas 113 Enlace peptídico 114 Vitaminas 114 ¿CÓMO SE OBTIENE LA ENERGÍA NECESARIA PARA REALIZAR LAS FUNCIONES VITALES A PARTIR DE LA OXIDACIÓN DE LAS GRASAS Y LOS CARBOHIDRATOS? 116 Energía a partir de la glucosa 116 Energía producida por la oxidación de carbohidratos 117 Oxidación de lípidos (ácidos grasos) 117 Evaluación formativa Evaluación sumativa ¿CÓMO SE CONSERVAN LOS ALIMENTOS? 118 119 121 Técnicas de conservación de los alimentos: 121 Refrigeración y congelación 121 Los aditivos 122 Esterilización Pasteurización 122 122 Deshidratación 123 Enlatado al vacio 123 Ahumado 124 Salado de alimentos 124 Recomendaciones 126 Conclusión 126
  • 8. V 3A UNIDAD MEDICAMENTOS, PRODUCTOS QUÍMICOS PARA LA SALUD 127 Mapa conceptual 128 Aspirina “legado de la medicina tradicional” 129 Síntesis de la aspirina 130 Fuentes de obtención de medicamentos Principio activo 130 131 Etapas importantes en el desarrollo de medicamentos 131 Métodos extractivos a partir de la droga 131 Importancia del análisis y síntesis químico 134 Identificación de grupos funcionales en moléculas de medicamentos 135 Tabla de algunos grupos funcionales en medicamentos 135 Grupos funcionales en medicamentos tipo aspirina 136 Relación entre la estructura molecular y las propiedades de los compuestos Evaluación formativa 137 139 Evaluación sumativa 140 Bibliografía 141 Tabla periódica de los elementos 142
  • 9. 1 ¿POR QUÉ ES IMPORTANTE EL SUELO? APRENDIZAJES TEMÁTICA Reconoce al suelo como una mezcla heterogénea a partir de la identificación de sus componentes. (N3) MEZCLA Concepto (N2) Clasificación en homogéneas y heterogéneas (N3) El suelo como una mezcla heterogénea(N3) Mapa conceptual de lo que aprenderás en este apartado es importante como es como alimenta Introducción "Los Caras pálidas tratan a la tierra madre y al cielo padre como si fueran simples cosas que se compran, como si fueran cuentas de collares que intercambian por otros objetos. El apetito de los Caras pálidas terminará devorando todo lo que hay en las tierras hasta convertirlas en desiertos”. El párrafo anterior es un fragmento de la carta del jefe Piel Roja de Seattle, como respuesta a la petición de compra de sus tierras, que le hizo el presidente de los Estados Unidos de Norteamérica en 1854. Manifiesta el aprecio y respeto que las antiguas culturas tenían sobre el medio ambiente. Otro párrafo dice: "Los Caras pálidas no conocen las diferencias que hay entre dos terrones. Ustedes son extranjeros que llegan por la noche a usurpar de la tierra lo que necesitan. No tratan a la tierra como hermana sino como enemiga". Lo anterior quiere decir que los indígenas conocían la tierra y cómo trabajarla para obtener su alimento y reclamaban a los invasores el maltrato hacia la misma. SUELO Hábitat de organismos Amortiguador del clima AnimalesPlantas Productor de alimentos Productor de fibras para vestido y maderas Recurso natural Soporte y proveedor de nutrimentos para las plantas
  • 10. 2 Funciones del suelo: relaciones suelo-plantas-animales-hombres El suelo tiene una gran importancia en el desarrollo de la humanidad; es el asiento de la producción vegetal e indirectamente de la animal, ya que de él dependen los animales útiles para el hombre, como vacas, cerdos, ovejas y aves de corral. Si sus condiciones físicas y químicas son las apropiadas es el lugar adecuado para una gran diversidad de organismos vivos. La vida del suelo juega un papel relevante en los cambios que constantemente ocurren en él. En los suelos abundan diversos organismos: bacterias, gusanos, insectos, roedores, hongos, etcétera. La mayoría de las reacciones que se desarrollan en él son, directa o indirectamente, de naturaleza bioquímica, es decir, desarrolladas por microorganismos que habitan en él. Las actividades de los organismos varían desde la compleja desintegración de residuos vegetales por insectos y gusanos, hasta la descomposición completa de estos mismos por los microorganismos (hongos y bacterias). El suelo como un recurso natural Los recursos naturales son materiales o productos que proporciona la naturaleza, le dan potencialidad y riqueza a una nación y son aprovechados por el hombre para su beneficio. Se clasifican en: Renovables: son los que tienen la posibilidad de regenerarse después de un tiempo más o menos breve, como: los bosques. No renovables: una vez agotados no pueden regenerarse, como: yacimientos minerales, combustibles fósiles y nucleares. Debido a que la mayoría de los suelos requieren de miles de años e inclusive millones de años para su formación (1 cm de espesor puede tardar 300 años en formarse), una vez que han sido erosionados, resulta muy difícil recuperarlos, por lo que se considera un recurso natural no renovable. Por otro lado, el suelo es un amortiguador de los cambios climáticos pues amplía o atenúa los efectos del clima, por ejemplo, atenuando los efectos de la radiación solar al absorber una parte de ésta.
  • 11. 3 Ejercita lo aprendido Para las siguientes afirmaciones escribe dentro del paréntesis (V) si es verdadero y (F) si es falso. ( ) El suelo es un recurso que se renueva con el cultivo ( ) El papel principal que cumple el suelo es la construcción de viviendas y carreteras ( ) La función más importante del suelo es la de productor de alimentos ( ) En el suelo ocurren procesos químicos, físicos y biológicos ( ) La función más importante del suelo es la captación y filtración de agua. Contesta lo que se solicita: 1. Elabora un esquema o dibujo que muestre la relación suelo-plantas- animales-hombre, en la naturaleza. 2. ¿Por qué se afirma que la función más importante del suelo es la de productor de alimentos? Explica. 3. ¿Qué tipo de recurso es el suelo y qué se requiere para preservarlo? 4. ¿Por qué es importante el suelo para el hombre, para los animales y para las plantas? 5. Además de la función de productor de alimentos, menciona dos funciones más que cumpla este recurso.
  • 12. 4 Ejercicios de autoevaluación 1. ( ) La función más importante del suelo para el ser humano es: a) la construcción de viviendas b) la construcción de carreteras c) la de productor de alimentos d) ser la vía de captación y filtración de agua 2. ( ) Sostén de las plantas y productor de alimentos son unas de las principales funciones de: a) la biosfera b) el suelo c) el agricultor d) la energía solar 3. ( ) El suelo es importante para el hombre, para los animales y para las plantas porque: a) Está compuesto de arcilla y compuestos orgánicos b) Está formado de materia orgánica e inorgánica c) Tiene yacimientos minerales d) Es su principal productor de alimentos 4. ( ) El suelo se considera como un recurso renovable porque: a) Permite que crezcan diversos tipos de plantas b) Se pueden cultivar todo tipo de vegetales c) Tiene la posibilidad de regenerarse después de un tiempo más o menos breve d) Funciona como hábitat para los organismos Respuestas: 1C, 2B, 3D, 4C.
  • 13. 5 ¿QUÉ ES EL SUELO? APRENDIZAJES TEMÁTICA Reconoce al suelo como una mezcla heterogénea a partir de la identificación de sus componentes. (N3) MEZCLA Concepto (N2) Clasificación en homogéneas y heterogéneas (N3) El suelo como una mezcla heterogénea (N3) Mapa conceptual de lo que aprenderás en este apartado posee por lo que es y se clasifica como Introducción En el laboratorio de Ciencias del CCH Vallejo, un equipo de estudiantes con la finalidad de contestar el apartado ¿Qué es el suelo? realizaron la siguiente actividad experimental: Material Sustancias Soporte universal completo Muestra de suelo Tubos de ensayo con pinzas Agua oxigenada (H2O2) Cápsula de porcelana Microscopio estereoscópico gotero Porta objetos SUELO sólidos porosidad humedad Mezcla de sólidos, gases y líquido Mezcla heterogénea
  • 14. 6 Fases del suelo 1. Observaron una muestra de suelo al microscopio como muestra la imagen: 2. Agregaron una pequeña muestra de suelo a un tubo de ensayo, lo pusieron al mechero y observaron lo siguiente: 3. Calentaron una muestra de suelo en un crisol hasta su calcinación observándose los siguiente:
  • 15. 7 4. Posteriormente tomaron una muestra de suelo y la agregaron a una cápsula de porcelana, adicionaron unas gotas de agua oxigenada a la muestra y observaron efervescencia, determinando que la materia orgánica se puede identificar con H2O2. 5. Finalmente agregaron una muestra de suelo a otro tubo de ensayo, le dieron unos pequeños golpes al tubo con la muestra sobre una franela, agregaron 5 mL de agua y observaron lo siguiente: En base a tus conclusiones contesta lo siguiente:
  • 16. 8 Ejercita lo aprendido Para las siguientes afirmaciones escribe dentro del paréntesis (V) si es verdadero y (F) si es falso. El suelo: ( ) es un elemento químico. ( ) es un compuesto químico. ( ) está formado únicamente por minerales. ( ) es una mezcla homogénea formada por componentes sólidos. ( ) es una mezcla heterogénea que contiene sólidos, agua y aire. ( ) está formado de materia orgánica, composición mineral, agua y aire. Ejercicios de autoevaluación 1. ( ) Al estar constituido por una parte sólida, una parte gaseosa y una parte líquida, el suelo es considerado como: a) Una mezcla homogénea b) Una mezcla heterogénea c) Un compuesto orgánico d) Un compuesto inorgánico 2. ( ) A la propiedad física del suelo que le permite almacenar entre sus huecos, gases (O2 y CO2), se le llama: a) Dureza b) Impenetrabilidad c) Solubilidad d) Porosidad 3. ( ) Una muestra de suelo es analizada por unos estudiantes, al agregarle una gota de agua esta es absorbida entre los poros, esto demuestra que en el suelo hay: a) arena y la grava b) insectos vivos c) espacios de aire d) una parte líquida dentro del suelo
  • 17. 9 4. ( ) Al agregar agua oxigenada a una pequeña muestra de suelo se produce una efervescencia. Esto es una evidencia de que la muestra contiene: a) cuarzo b) arena c) materia orgánica d) sales inorgánicas 5. ( ) Una pequeña muestra de suelo se coloca dentro de un crisol y se calienta fuertemente con un mechero hasta su calcinación, después de un tiempo se observa la presencia de un sólido negro, lo que permite afirmar que se quemó: a) la grava b) la arena c) la materia orgánica d) el cuarzo 6. ( ) Una pequeña muestra de suelo se coloca dentro de un tubo de ensaye y se pone a calentar suavemente en un mechero, después de un momento se observa vapor de agua condensándose en las paredes del tubo, esto demuestra que un componente del suelo es: a) la arena b) la grava c) el aire d) el agua 7. ( ) Un estudiante observa al microscopio una pequeña muestra de suelo, encontrando pequeños trozos de cuarzo, y otros minerales. Lo anterior permite afirmar que el suelo contiene: a) materia orgánica b) sustancias inorgánicas c) aire y agua d) sales disueltas en agua 8. ( ) Después de analizar una muestra de suelo, un estudiante reporta que ésta se compone de minerales, materia orgánica, poros (aire) y agua. Estos componentes permiten confirmar que el suelo es: a) un elemento b) un compuesto c) una mezcla homogénea d) una mezcla heterogénea Respuestas:1B, 2D, 3C, 4C, 5C, 6D, 7B, 8D.
  • 18. 10 ¿Cómo se clasifican los componentes sólidos del suelo? APRENDIZAJES TEMÁTICA Reconoce a la parte sólida del suelo como una mezcla formada por materia orgánica e inorgánica. (N2) MEZCLA Concepto (N2) COMPUESTO Concepto (N2) Clasificación en orgánicos e inorgánicos (N2) Mapa conceptual de lo que aprenderás en este apartado es una formada por partes es una mezcla de Introducción “LOS COMPONENTES SÓLIDOS DEL SUELO” Material orgánico Este componente del suelo está formado por restos vegetales y animales en diferente estado de descomposición constituidos por sustancias hechas de carbono; de la descomposición de estos restos se forma el “humus” que es el que le da el color oscuro al suelo. La última etapa de la descomposición de la materia orgánica llamada “mineralización” consiste en la destrucción total de los restos orgánicos que se transforman en compuestos inorgánicos sencillos debido a la actividad de los microorganismos (hongos y bacterias). SUELO Mezcla heterogénea Líquida Sólida Gaseosa Materia orgánica Materia inorgánica
  • 19. 11 Material inorgánico Consiste en partículas de roca que se han formado por desgaste bajo la acción de los agentes atmosféricos, constituye la porción principal de la parte sólida de la gran mayoría de los suelos. Su aporte varía desde un 99.5% en la superficie de los suelos en regiones muy secas a menos de un 10% en los suelos llamados orgánicos derivados de pantanos. Representa la parte más estable del suelo aunque por efecto de la desintegración de las rocas por procesos físicos, químicos y/o biológicos, experimenta cambios lentos. La parte inorgánica del suelo la constituyen los minerales
  • 20. 12 Algunos minerales presentes en el suelo y fórmulas Grafito C Cobre Cu Galena PbS Esfalerita(Zn,Fe)S Calcopirita CuFeS2 Pirita Geotita Magnetita Hematita Malaquita FeS2 FeO(OH) Fe3O4 Fe2O3 Cu2 CO3 (OH)2 Fluorita CaF2 Halita NaCl Calcita CaCO3 Calcita CaCO3 Dolomita CaMg(CO3)2 Barita BaSO4 Yeso CaSO4.2H2O Cuarzo SiO2 Cuarzo SiO2 Talco Mg3Si4O10(OH) Muscovita (mica) KAl2(Sl3Al)O10(OH)2 Olivino (Mg,Fe)2SlO4
  • 21. 13 Clasificación de minerales por composición química Ejercita lo aprendido 1. ( ) Escribe dentro del paréntesis la letra de la opción correcta. La parte sólida del suelo es una mezcla formada por: a) Únicamente materia orgánica vegetal b) Únicamente materia orgánica animal c) Únicamente materia viva d) Materia orgánica e inorgánica
  • 22. 14 2. Escribe dentro del paréntesis una (V) si el enunciado es verdadero o una (F) si es falso. ( ) La parte sólida del suelo es una mezcla homogénea. ( ) La materia inorgánica está formada por minerales. ( ) La materia orgánica está constituida por restos vegetales y animales. ( ) La parte inorgánica del suelo se carboniza al sufrir un fuerte calentamiento. ( ) El agua oxigenada reacciona con la materia orgánica del suelo. ( ) La parte sólida del suelo está formada por materia orgánica e inorgánica. ( ) Los minerales son compuestos orgánicos. 3. Realiza una clasificación de minerales como se indica en la siguiente tabla: Elementos nativos Óxidos Sulfatos Sulfuros Carbonatos Haluros Silicatos Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fórmula
  • 23. 15 Ejercicios de autoevaluación 1. La materia orgánica del suelo está constituida por: a) plantas en crecimiento b) animales que se alimentan del suelo c) la relación suelo-plantas-animales-hombre d) restos vegetales y animales en descomposición 2. Una forma de determinar, experimentalmente, la presencia de materia orgánica del suelo es, a) al reaccionar carbonatos con ácido clorhídrico b) al disolver la muestra en agua destilada c) al producir efervescencia con agua oxigenada d) al evaporar la parte líquida del suelo 3. Los componentes inorgánicos del suelo son: a) los hidrocarburos b) los minerales c) los restos vegetales d) los animales en descomposición 4. Los materiales inorgánicos del suelo son: a) partículas formadas por desgaste de las rocas b) mezclas homogéneas en disolución acuosa c) mezclas heterogéneas de gases y líquidos d) compuestos del carbono en descomposición 5. Los tipos de componentes que forma la parte sólida del suelo son: a) arena y grava de distintos tamaños b) arcilla fina y arena gruesa c) materia orgánica y material inorgánico d) mezclas de compuestos del carbono Respuestas: 1D, 2C, 3B, 4A, 5C.
  • 24. 16 ¿DE QUÉ ESTÁ FORMADA LA PARTE INORGÁNICA DEL SUELO? APRENDIZAJES TEMÁTICA Señala cuáles son los cationes y aniones que generalmente están presentes en la parte inorgánica del suelo. (N1) Reconoce que los compuestos inorgánicos se clasifican en óxidos, hidróxidos, ácidos y sales. (N2) ESTRUCTURA DE LA MATERIA Catión y anión (N1) Iones monoatómico y poliatómico (N1) COMPUESTO Clasificación en óxidos, hidróxidos, ácidos y sales (N2) Mapa conceptual de lo que aprenderás en este apartado formada por se clasifican en formadas por Se clasifican en PARTE INORGÁNICA DEL SUELO Compuestos inorgánicos Óxidos Hidróxidos Ácidos Sales Aniones Cationes Monoatómicos Poliatómicos FeO, Al2O3, SnO, CuO Fe(OH)2 Al(OH)3 H2S, H2CO3 S2- , Na+ , K+ , Mg2+ , Ca2+ ,Fe2+,3+ , Al3+ CO3 2- , NH4 + SO4 2- , PO4 3- CO3 2- , SiO3 2- , S 2- , SO4 2- , Cl - , NO3 - PO4 3- Na + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ , NH4 + , Fe 2+ , Fe 3+ , Al 3+
  • 25. 17 Introducción La composición de la parte inorgánica del suelo permite destacar la clasificación de los compuestos inorgánicos en óxidos, hidróxidos, ácidos y sales; y estas últimas se pueden clasificar en carbonatos, sulfatos, nitratos, fosfatos, cloruros, sulfuros y silicatos. La parte inorgánica del suelo está formada por sólidos solubles en agua y sólidos insolubles. Los solubles junto con el agua forman la “disolución de suelo” al disociarse se forman los iones (cationes y aniones), forma en la cual los absorben las raíces de las plantas para nutrirse. Los iones pueden ser monoatómicos (S2- ,Na+ ,K+, Mg2+ ,Ca2+ ,Fe2+ , Fe3+ , Al3+ ) y poliatómicos (CO3 2- , NH4 + SO4 2- , PO4 3- ). Identificación de cationes a la flama El ensayo a la flama es un método de laboratorio establecido para identificar la presencia de un elemento químico determinado en una muestra. Primero se ajusta la llama del mechero hasta que sea incolora. Después se coloca una pequeña cantidad de la sustancia que se desea analizar en la punta de una varilla limpia de platino o de nicromo (una aleación de níquel y cromo) y se introduce la varilla en la llama. Los elementos mostrados dan un color característico a la llama: Catión Color que le confiere a la flama Ca2+ rojo ladrillo Na+ amarillo intenso Ba2+ verde amarillento Cu2+ verde K+ violeta Mg2+ blanco
  • 26. 18 Ejercita lo aprendido 1. Los siguientes son algunos iones que están presentes en la parte inorgánica del suelo: CO3 2- , Na+ , SO4 2- , K+ , Cl- , Mg2+ , Ca2+ , PO4 3- , Fe2+ , NO3 - , S2- , Cl- , Al3+ , Fe3+ , SiO3 2- , SO3 2- , NH4 + . Clasifícalos de acuerdo a las siguientes categorías: - Cationes monoatómicos: _____________________________ - Cationes poliatómicos: ______________________________ - Aniones monoatómicos: _____________________________ - Aniones poliatómicos: _______________________________ 2. Escribe dentro del paréntesis una (V) si el enunciado es verdadero o una (F) si es falso. Argumenta tu respuesta ( ) Las sales al disolverse se disocian en forma de iones ( ) Los cationes son iones negativos ( ) Los iones metálicos como el ion sodio son positivos ( ) En la parte inorgánica del suelo hay presencia de iones nitrato y carbonato ( ) Son ejemplos de aniones el fosfato PO4 3- y el sulfuro S2- ( ) Los iones se clasifican en polares y no polares Ejercicios de autoevaluación 1. Inciso que contiene algunos de los cationes presentes en el suelo a) N2, O2, H2, C b) Fe2+ , K+ , Na+ , Ca2+ c) Au, Ag, Cu, Pt d) O2- , S2- , Cl- , F- 2. Inciso que contiene algunos aniones a) NO3 -, CO3 2-, S2-, Cl- b) Mg2+ , Al3+ , Fe3+ , Si4+ c) NaOH, KOH, Mg(OH)2 d) H2S, H2O, HCl, CH4
  • 27. 19 3. Los compuestos inorgánicos se clasifican en: a) Iónicos y covalentes polares y no polares b) Monoatómicos, diatómicos y poliatómicos c) Monovalentes, divalentes, y polivalentes d) Óxidos, hidróxidos, ácidos y sales 4. Los compuestos: carbonato de sodio, sulfato de potasio, cloruro de magnesio y fosfato de calcio, presentes en el suelo son: a) Sales b) Ácidos c) Hidróxidos d) Óxidos 5. Los compuestos CaO, Na2O y Al2O3 se clasifican como: a) Sales b) Ácidos c) Hidróxidos d) Óxidos 6. Las fórmulas NaOH, Ca(OH)2 y Al(OH)3 corresponden al tipo de compuestos llamados: a) Sales b) Ácidos c) Hidróxidos d) Óxidos 7. Sustancias como; MgCl, KBr y CaCO3, son: a) Sales b) Ácidos c) Hidróxidos d) Óxidos 8. Los compuestos que se representan con las fórmulas, H3PO4, H2CO3 y HNO3, se clasifican como: a) Sales b) Ácidos c) Hidróxidos d) Óxidos 9. ( ) En la parte inorgánica del suelo están presentes los aniones: a) Na2O, MgO, Al2O3, Fe2O3 b) CO3 2- , SO4 2- , Cl- , NO3 - , S2- c) Fe2(SO4)3, K2SO4, MgSO4, Al2(SO4)3 d) Fe2+ , Na+ , K+ , Ca2+ 10. ( ) En la parte inorgánica del suelo están presentes los cationes: a) Na2O, MgO, Al2O3, Fe2O3 b) CO3 2- , SO4 2- , Cl- , NO3 - , S2- c) KOH, Mg(OH)2, Al(OH)3, Fe(OH)3 d) Fe2+ , Na+ , K+ , Ca2+ Respuesta: 1B, 2A, 3D, 4A, 5D, 6C, 7A, 8B, 9B, 10D
  • 28. 20 ¿QUÉ SON LAS SALES Y QUÉ PROPIEDADES TIENEN? APRENDIZAJES TEMÁTICA •Caracteriza a las sales iónicas mediante sus propiedades. (N2) •Reconoce que las sales son solubles y conductoras de la electricidad cuando están disueltas. (N2) •Explica el comportamiento de las sales mediante un modelo. (N3) •Explica la formación de iones (aniones y cationes) a partir de átomos neutros (metal y no metal) por medio de la transferencia de electrones. (N2) •Describe las características del enlace iónico. (N2) •Reconoce la existencia de fuerzas de atracción eléctrica entre cationes y aniones denominadas enlace iónico. (N3) •Explica, empleando modelos tridimensionales, por qué las sales son solubles y conductoras de la electricidad cuando están disueltas. (N3) •Diferencia la reducción de la oxidación en términos de ganancia y pérdida de electrones.(N2) MEZCLA Concepto de disolución (N2) COMPUESTO Concepto de sales (N2) Propiedades de las sales(N2) Electrolitos (N1) REACCIÓN QUÍMICA Concepto (N2) Electrólisis (N2) Concepto de oxidación y reducción (N2) ESTRUCTURA DE LA MATERIA Concepto de ion (N2) Aniones y cationes (N2) Modelos de compuestos iónicos (N3) ENLACE QUÍMICO Concepto enlace iónico (N2) Representación del enlace iónico (N3) Propiedades inferidas a los compuestos (N3) •Establece la relación entre las propiedades observadas en las sales y el enlace iónico. (N3)
  • 29. 21 Mapa conceptual de lo que aprenderás en este apartado Introducción PROPIEDADES DE LAS SALES Podemos decir que las sales son compuestos que se forman cuando un catión (ion metálico o un ion poliatómico positivo) remplaza a uno o más de los iones hidrógeno de un ácido, o cuando un anión (ion no metálico o un ion poliatómico negativo) reemplaza a uno de los iones hidróxido de una base. Por consiguiente una sal es un compuesto iónico formado por un ion con carga positiva (catión) y un ion con carga negativa (anión). Son ejemplos de sales los compuestos binarios de cationes metálicos con aniones no metálicos y los compuestos ternarios formados por cationes metálicos o iones amonio con iones poliatómicos negativos. SALE Se caracterizan porque PORQUE Solubilidad en Agua Muchas de ellas presentan Si conducen la corriente eléctrica son Electrolitos Iones NaCl Tridimensional Modelo de compuesto iónico Por existir en forma de Pueden ser Unidos por fuerzas de atracción eléctrica forman Presentes en Enlaces Iónicos Aniones: Cl-Cationes: Na+ No metal: Cl2Metal: Na ReduceOxida Electrones se forma a partir de se forma a partir de es la especie química que sees la especie química que se Porque pierde Porque gana
  • 30. 22 Propiedades de los compuestos iónicos Muchos se forman por la combinación de metales reactivos con no metales reactivos. Son sólidos cristalinos a temperatura ambiente. cristal de cloruro de sodio Tienen elevadas temperaturas de fusión y ebullición, ya que las fuerzas actuantes son suficientemente intensas como para conferir al cristal iónico una elevada estabilidad térmica, por lo que la destrucción de su estructura requiere el suministro de cantidades apreciables de energía. En estado sólido, los compuestos iónicos no conducen la electricidad, ya que los iones tienen posiciones fijas y no pueden moverse en la red iónica. Al fundirse o al disolverse, se rompe la estructura cristalina, los iones (cargas eléctricas) quedan libres y pueden conducir la electricidad. En general, los compuestos iónicos son solubles, lo son en disolventes como el agua, pero no en otros disolventes como la gasolina, el benceno o el tetracloruro de carbono.
  • 31. 23 Reglas de solubilidad Muchos de los compuestos iónicos que encontramos casi a diario, como la sal de mesa, el bicarbonato para hornear y los fertilizantes para las plantas caseras, son solubles en agua. Por ello, resulta tentador concluir que todos los compuestos iónicos son solubles en agua, cosa que no es verdad. Aunque muchos compuestos iónicos son solubles en agua, algunos son pocos solubles y otros parcialmente no se disuelven. Esto último sucede no porque sus iones carezcan de afinidad por las moléculas de agua, sino por que las fuerzas que mantienen a los iones en la red cristalina son tan fuertes que las moléculas del agua no pueden llevarse los iones. Electrolitos y no electrolitos “Agua dulce y “agua salada” son ejemplos de dos soluciones. Una diferencia significativa entre las dos se puede demostrar con un conductímetro. Que consiste en una fuente de electricidad que puede ser una batería o un contacto doméstico conectado a un foco. Uno de los cables se corta y a las dos puntas se les retira el aislamiento. Esto rompe el circuito. Si no juntamos las dos puntas, el foco no se prende. Si estas puntas separadas se colocan en agua destilada o en una solución de azúcar en agua, el foco no se enciende. No obstante, si son colocadas en una solución de sal, el foco se ilumina. El agua pura y una solución de azúcar en agua no conducen la electricidad y entonces no completan o cierran el circuito. El azúcar y otros solutos no conductores se llaman no electrolitos. Una solución acuosa de cloruro de sodio es un conductor eléctrico, y la sal es clasificada como un electrolito. ¿Pero cómo explicamos esta diferencia? En la siguiente figura se muestra como la disolución de cloruro de sodio conduce la corriente eléctrica al introducir los electrodos y cerrar el circuito eléctrico y el azúcar no. http://www.edumedia-sciences.com/es/a817-conduccion-electrolitica-en-solucion
  • 32. 24 El flujo de corriente eléctrica involucra el transporte de cargas eléctricas, por consiguiente el hecho de que las disoluciones de cloruro de sodio conduzcan la electricidad nos sugiere que ellas contienen especies cargadas eléctricamente. Estas especies se llaman iones, del griego “viajero”. Cuando el cloruro de sodio se disuelve en agua, se rompe en cationes cargados positivamente Na+ y aniones cargados negativamente Cl- , que se mezclan uniformemente con las moléculas y se dispersan por toda la solución. Como los aniones y los cationes están en libertad de moverse dentro de la solución, ellos son los responsables de conducir la electricidad, es decir, llevan consigo cargas eléctricas. Te sorprendería si te decimos que los iones Na+ y Cl- existen tanto en el salero como en la sopa. Veamos la razón, el cloruro de sodio es un arreglo cúbico tridimensional de iones sodio y cloruro ocupando posiciones alternas. Estos iones de carga opuesta se atraen una a otro por medio de enlaces iónicos que mantienen unido el cristal. En un compuesto iónico tal como el NaCl no existen moléculas unidas por enlaces covalentes, solo aniones y cationes. Pero, ¿Por qué ciertos átomos pierden y ganan electrones para formar iones? La respuesta involucra a la estructura electrónica. Un átomo de sodio tiene un solo electrón en su último nivel de energía. Un átomo de cloro, tiene siete, para ambos, la estabilidad se asocia con tener ocho electrones en su último nivel “Regla de octeto”. Enlaces iónicos que mantienen unido el cristal de NaCl Los compuestos iónicos que se disocian totalmente en solución acuosa se conocen como electrolitos fuertes, mientras que aquellas que se convierten parcialmente en iones en solución, se conocen como electrolitos débiles. Solvatación de los compuestos iónicos Muchos compuestos iónicos son completamente solubles en agua. Cuando una muestra sólida es colocada en agua, las moléculas polares de H2O son atraídas hacia los iones individuales. El átomo de oxigeno de la molécula de agua tienen una carga neta negativa y es atraído hacia los cationes. Debido a su carga positiva, los átomos de hidrógeno del agua son atraídos hacia los aniones del soluto. Los iones son entonces rodeados por moléculas de agua, los cuales forman una pantalla impidiendo la atracción de los iones de cargas opuestas. La atracción anión-catión disminuye, mientras la atracción entre los iones y las moléculas de H2O es considerable. El resultado es que los iones son jalados fuera del sólido y hacia la solución. En disolución, los compuestos iónicos se ionizan en sus cationes y aniones.
  • 33. 25 La siguiente ecuación y la figura representan este proceso para el cloruro de sodio y agua: NaCl(s) + H2O (l) Na+ (ac) + Cl- (ac). Molécula ion sodio ion cloruro de agua Solvatación del cloruro de sodio en disolución acuosa En la solvatación del cloruro de sodio en disolución acuosa se observa la organización de las moléculas de agua alrededor de los iones con los átomos de oxigeno más próximos a los cationes y los átomos de hidrogeno más próximos a los aniones. De esta forma existen los iones en solución. Formación de iones (aniones y cationes) a partir de átomos neutros (metal y no metal) por medio de la transferencia de electrones. El enlace iónico se forma por transferencia de electrones: un átomo dona a otro átorno o átornos uno o más de sus electrones exteriores de enlace. El átomo que pierde los electrones se convierte en un ion positivo o catión. El átomo que los gana se convierte en un ion negativo o anión. El enlace iónico resulta de la atracción electrostática entre iones de carga opuesta. Podemos ilustrar la transferencia electrónica representando los electrones de enlace mediante puntos: El electrón que el átomo de sodio pierde lo gana el átomo de cloro para formar un ion sodio, Na+ , y un ion cloruro Cl─ . Los átomos de sodio se oxidan; los átomos cloro se reducen. La oxidación y la reducción siempre ocurren juntas. Los no metales oxidan a los metales; los metales reducen a los no metales. Pérdida de electrones ( e- ) Ganancia de electrones ( e- ) Oxidación ─ Reducción ─
  • 34. 26 CONCEPTO DEFINICIÓN 1. ¿Qué es una sal? ( ) Partículas con carga eléctrica positiva (cationes) y negativa (aniones) 2. Dos propiedades de las sales iónicas. ( ) La formación de iones (aniones y cationes) ocurre cuando hay transferencia de electrones entre dos átomos. 3. Por qué una muestra de suelo seco (que contiene sales) no conduce la corriente eléctrica. ( ) Gana electrones y se convierte en anión. 4. Ecuación química para obtener una sal ( ) Las sales iónicas (compuestos inorgánicos) que contiene el suelo deben estar disueltas en agua para que formen los iones trasportadores de electrones (aniones y cationes). 5. Iones ( ) Se refiere a la cantidad máxima de soluto que podrá disolverse en una cantidad determinada de disolvente a una temperatura y presión específica y se expresa en gramos de soluto por cada 100 g de disolvente, H2O. 6. ¿Cuándo se forman los iones? ( ) Se forma por las fuerzas de atracción eléctrica entre cationes y aniones y de él dependen las propiedades de las sales. 7. Electrolito ( ) Pierde electrones y se convierte en catión. 8. Enlace iónico ( ) Metal + no metal  sal + agua 9. Catión ( ) Se forman cuando la sal se disuelve en agua y porque hay transferencia de electrones entre el metal y el no metal que forman la sal. 10. Anión ( ) Compuesto químico formado por iones con carga negativa (aniones) y positiva (cationes) cuando esta disuelto en agua. 11. Un metal se oxida porque ( ) Sustancias solubles y conducen la corriente eléctrica cuando están disueltas en agua. 12. Un no metal se reduce porque ( ) También se le llama disolución cuando las sales están disueltas en agua y porque en ella se forman y separan los iones (aniones y cationes). 13. Fuerzas de atracción eléctrica entre los aniones y los cationes ( ) Partícula con carga positiva. 14. Solubilidad ( ) Partícula con carga negativa. Ejercita lo aprendido Relaciona las columnas colocando en el paréntesis el número que responda correctamente al concepto con su definición.
  • 35. 27 Selecciona de las palabras que se encuentran al final la que responda a cada uno de los espacios. Palabras: Anión, catión, solubles, fusión, ebullición, electricidad, sólido, conducen, iones, cationes, aniones, enlace iónico, oxida, reduce, oxidación 1.- Las sales son compuestos iónicos formados por ____________ y ____________. 2.- Algunas propiedades generales de las sales son: forman cristales, son mayoritariamente ____________ en agua, poseen puntos de ___________ y de ___________altos, fundidos o disueltos en agua conducen la ____________, su estado físico a temperatura ambiente es el estado ____________, las sales en estado sólidos no ____________ la electricidad. 3.- Al átomo o grupo de átomos cargados eléctricamente se les llama ___________, a los iones positivos se les nombra ___________ y a los iones negativos se les denomina ____________. A la fuerza de atracción electrostática entre iones de carga opuesta se le denomina ____________. 4.- Cuando un átomo gana electrones se dice que se ___________, si un átomo pierde electrones se ___________. 5.- El sodio metálico no tiene una fuerte tendencia a perder su único electrón externo y convertirse en Na+, o sea, el ión sódico. Este es un ejemplo de ___ ___________. Ejercicios de autoevaluación Selecciona el inciso que contiene la respuesta correcta: 1. ( ) Una sustancia posee las siguientes características: es soluble en agua, al calentarlo se funde a altas temperaturas, está formada por cationes y aniones, forma redes cristalinas. ¿A qué tipo de compuesto inorgánico corresponde? a) hidróxido b) ácido c) óxido d) sal 2. ( ) Sustancias que en disolución acuosa conducen la electricidad: a) electrónicos b) electrodos c) electrones d) electrolitos
  • 36. 28 3. ( ) Cuando las moléculas del agua rodean a los iones de una sal iónica se produce la ________ de la sal, lo que permite el paso de la __________ a) fusión - ionización b) disolución– electricidad c) ebullición - disociación d) concentración - saturación 4. ( ) El siguiente modelo: muestra cómo las moléculas del disolvente (agua) rodean a los iones del soluto separándolos del resto de la estructura, este proceso es una característica de las sales, el cual se denomina. a) red cristalina b) punto de fusión c) disolución d) fragilidad 5. ( ) ¿Qué característica representa el siguiente modelo de una sal? a) solvatación b) solubilidad c) fragilidad d) red cristalina 6. ( ) A partir de átomos neutros los iones se forman por transferencia de electrones como en la siguiente figura conforme al modelo de Lewis: Utilizando la representación anterior, selecciona el inciso correcto a) el sodio acepta un electrón y el cloro acepta un electrón b) el sodio cede un electrón y el cloro cede un electrón c) el sodio cede un electrón y el cloro acepta un electrón d) el sodio acepta un electrón y el cloro cede un electrón
  • 37. 29 7. ( ) Los metales reaccionan con los no metales formando sales, por medio de transferencia de electrones. Selecciona el inciso que explique este comportamiento. a) los metales y los no metales aceptan electrones b) los metales y los no metales ceden electrones c) los metales ceden electrones y los no metales aceptan electrones d) los metales aceptan electrones, los no metales ceden electrones 8. ( ) Selecciona el inciso que contenga dos características del enlace iónico 1) altos puntos de fusión 2) bajos puntos de ebullición 3) en disolución acuosa son buenos conductores 4) son solubles en disolventes orgánicos a) 1,3 b) 1,4 c) 2,3 d) 2,4 9. ( ) De las siguientes figuras selecciona aquella que muestre la existencia de fuerzas de atracción eléctrica entre aniones y cationes denominados enlaces iónicos que posibilitan la formación de una red cristalina. a b c d* 10. ( ) En las sales existen fuerzas de atracción eléctrica entre cationes y aniones denominadas, enlaces: a) covalentes b) de hidrógeno c) iónicos d) metálicos Respuestas: 1D, 2D, 3B, 4C, 5D, 6C, 7C, 8A, 9C, 10C.
  • 38. 30 ¿CÓMO SE REPRESENTAN Y NOMBRAN LAS SALES EN EL LENGUAJE DE LA QUÍMICA? APRENDIZAJES TEMÁTICA ● Escribe fórmulas de sales aplicando el número de oxidación. (N3) ● Asigna el nombre químico a las fórmulas de los compuestos estudiados. (N3) ELEMENTO Concepto de número de oxidación (N3) COMPUESTO QUÍMICO: Fórmulas de cloruros, sulfuros, nitratos, carbonatos, sulfatos y fosfatos (N3) Nomenclatura de cloruros, sulfuros, nitratos, carbonatos, sulfatos y fosfatos N3 Aplicación del número de oxidación en la escritura de fórmulas (N3 Mapa conceptual de lo que aprenderás en el apartado
  • 39. 31 Introducción En este apartado se abordaran los conceptos de número de oxidación, fórmulas de sales aplicando el número de oxidación en compuestos de sales como: cloruros, sulfuros, nitratos, carbonatos, sulfatos y fosfatos. Se aplicaran las reglas de nomenclatura para nombrar a las sales. Se hará énfasis en los fertilizantes (sales con iones poli atómicos) tales como: Cloruro de potasio, sulfato de potasio, nitrato de potasio, sulfato de amonio, nitrato de amonio, fosfato de amonio. Para conducir al alumno a escribir fórmulas de sales, así como asignar el nombre a dichos compuestos. NOMENCLATURA INORGÁNICA La nomenclatura se encarga de asignar nombres a los distintos compuestos químicos, de forma que podamos dar un nombre a un compuesto químico si conocemos su fórmula y, al revés, podamos indicar la fórmula del compuesto si conocemos su nombre. Vamos a aprender a nombrar algunos compuestos inorgánicos partiendo de los más sencillos hasta llegar a los más complejos, pero antes de eso vamos a ver como se calculan los números de oxidación de los elementos de un compuesto. Número de oxidación o estado de oxidación. Los números de oxidación son unos números, positivos o negativos, que se asignan a cada uno de los átomos de un compuesto. Cada elemento solo puede adoptar ciertos números de oxidación en un compuesto inorgánico. Para determinar el número de oxidación de un elemento en un compuesto cuya fórmula conocemos se siguen una serie de reglas. Reglas para asignar número de oxidación Las más importantes son: ● El número de oxidación de cualquier elemento es cero, sin importar si se trata de un elemento monoatómico, como el sodio (Na), o diatómico como el oxígeno (O2). ● En compuestos iónicos, el número de oxidación del metal corresponde al de su carga y, por tanto, es igual que el grupo de la tabla periódica al que pertenece. Por ejemplo, en el NaCl (cloruro de sodio) el sodio tiene un número de oxidación de +1. En el CaCl2 (cloruro de calcio), el número de oxidación del calcio es +2. ● Al oxígeno se le asigna un número de oxidación de –2, excepto en contados casos, como en el agua oxigenada, donde tiene número de oxidación de –1.
  • 40. 32 ● Al hidrógeno se le asigna un número de oxidación de +1, excepto en los hidruros metálicos, donde es –1. ● El número de oxidación de un elemento es igual al grupo de la tabla periódica que le corresponde. Por ejemplo, el sodio está en el grupo 1 y el calcio en el grupo 2, por lo que sus números de oxidación son +1 y +2, respectivamente. Si el número de grupo en la tabla rebasa el número diez, se resta 10 al número del grupo y ése es el número de oxidación. Por ejemplo, el galio (Ga) se encuentra en el grupo 13 y el silicio (Si) en el grupo 14 y sus números de oxidación son, respectivamente, +3 y +4. ● La suma de todos los números de oxidación de los elementos en un compuesto debe ser igual a cero. Por ejemplo, en el Na2O (óxido de sodio), se tienen dos cargas positivas (al haber dos sodios con número de oxidación de +1) y dos cargas negativas de un oxígeno, por lo tanto: 2(+1) + (–2) = 0. ● Si se tiene un ion atómico, el número de oxidación debe ser igual al de su carga. Por ejemplo, para la especie K+ , el número de oxidación es +1 y para la especie F– es –1. ● Si se tiene un ion poliatómico, la suma de todos los números de oxidación debe ser igual a la carga del ion. Por ejemplo, en el ion PO4 3– , la suma de los números de oxidación de un fosforo y cuatro oxígenos debe ser igual a –3, debido a que el número de oxidación del fosforo es +5. Tabla de números de oxidación
  • 41. 33 ANIONES NOMBRE CATIONES NOMBRE F ─ Fluoruro Cr 6+ Cromo (VI) Cromico Cl ─ Cloruro Cr 3+ Cromo (III) Cromoso Br ─ Bromuro Fe 2+ Hierro (II) Ferroso I ─ Yoduro Fe 3+ Hierro (III) Férrico S2 ─ Sulfuro Co 2+ Cobalto (II) Cobaltoso Se2─ Selenuro Co 4+ Cobalto (III) Cobáltico (NO3) ─ Nitrato Ni 2+ Níquel (II) Niqueloso (NO2) ─ Nitrito Ni 3+ Níquel (III) Niquelico (PO3)3 ─ Fosfito Cu + Cobre (I) Cuproso (PO4)3 ─ Fosfato Cu 2+ Cobre (II) Cúprico (BO3)3 ─ Borato Hg + Mercurio (I) Mercuroso (CO3)2 ─ Carbonato Hg 2+ Mercurio (II) Mercúrico (AsO3)3 ─ Arsenito Sn 2+ Estaño (II) Estanoso (AsO4)3 ─ Arseniato Sn 4+ Estaño (IV) Estánico (SO3)2 ─ Sulfito Pb 2+ Plomo (II) Plumboso (SO4)2 ─ Sulfato Pb 4+ Plomo (IV) Plúmbico (ClO) ─ Hipoclorito Au + Oro (I) Auroso (ClO2) ─ Clorito Au 3+ Oro (III) Áurico (ClO3) ─ Clorato Zn 2+ Zinc (ClO4) ─ Perclorato (NH4) + Amonio (MnO4) ─ Permanganato Ag + Plata (CrO4)2─ Cromato H + Ácido (Cr2O7)2─ Dicromato (CN) ─ Cianuro (CH3COO)─ Acetato (HCO3) ─ Carbonato ácido o bicarbonato (HSO3) ─ Sulfito ácido o bisulfito (HSO4) ─ Sulfato ácido o bisulfato (HS) ─ Bisulfuro (HPO4)2─ Fosfato mono ácido (H2PO4) ─ Fosfato diácido (PO4)3─ Fosfato (HPO3)2─ Fosfito mono ácido (H2PO3) ─ Fosfito diácido (PO3)3─ Fosfito (OH) ─ Hidróxido o hidroxilo O2─ Óxido O2 2─ Peróxido H ─ Hidruros metálicos (S2O3)2 Tiosulfito Tabla de cationes y aniones
  • 42. 34 NOMENCLATURA Para nombrar los compuestos químicos inorgánicos seguiremos las normas de la IUPAC (unión internacional de química pura y aplicada) aceptadas anterior a las del 2005, debido a que para las actuales normas no contamos con la bibliografía actualizada para su utilización y aplicación. Se trabajará con las normas de la IUPAC 2000 para tres tipos de nomenclaturas de compuestos inorgánicos: la sistemática, la nomenclatura stock y la nomenclatura tradicional. Nomenclatura Sistemática Para nombrar compuestos químicos según esta nomenclatura se utilizan los prefijos: (mono_, di_, tri_, tetra_, penta_, hexa_, hepta_...) como prefijo del elemento al que se refieren. CO Monóxido de carbono Cl2O3 Trióxido de dicloro Nomenclatura de Stock En este tipo de nomenclatura, se expresa el número de oxidación del elemento más electropositivo (metal) mediante números romanos entre paréntesis. Ejemplos: Fe(OH)2 Hidróxido de hierro (II) Fe(OH)3 Hidróxido de hierro (III) Nomenclatura tradicional Esta es la nomenclatura más ambigua y su uso únicamente se debe al estar establecido por la costumbre. Se basa en los prefijos PER- e HIPO- y en los sufijos -ICO y -OSO. ● Si hay una única valencia: -ICO. ● Si hay dos valencias: -ICO, -OSO. ● Si hay tres valencias: -ICO, -OSO, HIPO-... -OSO. ● Si hay cuatro valencias: PER-... -ICO, -ICO, -OSO, HIPO-... -OSO. Por ejemplo: Hierro (números de oxidación ( 2 y 3) FeO Óxido ferroso. Fe2O3 Óxido férrico.
  • 43. 35 Visualización de las tres nomenclaturas. Nomenclatura Sistemática, Nomenclatura de Stock y la Nomenclatura tradicional en el siguiente ejemplo: Nomenclatura basada en las recomendaciones de la IUPAC 2000 Para los Óxidos metálicos (se recomienda usar la nomenclatura Stock) Para los Óxidos no metálicos (se recomienda la nomenclatura sistemática) Fórmula Nomenclatura Stock K2O Óxido de potasio Cu2O Óxido de cobre (I) Fe2O3 Óxido de hierro (III) CaO Óxido de calcio Hg2O Óxido de mercurio (II) Fórmula Nomenclatura sistemática CO Monóxido de carbono CO2 Dióxido de Carbono SO Monóxido de azufre SO2 Dióxido de azufre N2O Monóxido de dinitrógeno Cl2O5 Pentaóxido de dicloro
  • 44. 36 Para los Hidrácidos y oxiácidos (se recomienda la nomenclatura tradicional) Fórmulas de: cloruros, sulfuros, nitratos, carbonatos, sulfatos y fosfatos. Nomenclatura de cloruros, sulfuros, nitratos, carbonatos, sulfatos y fosfatos. ANIONES CATIONES Cloruros (Cl- ) Sulfuros (S2- ) Nitratos (NO3)- Carbonatos (CO3)2- Sulfatos (SO4)2- Fosfatos (PO4)3- Na+ Sodio NaCl cloruro de sodio K+ Potasio K3PO4 fosfato de potasio Ca2+ Calcio CaCO3 carbonato de calcio Mg2+ Magnesio Mg(NO3)2 Nitrato de magnesio Fe2+ Hierro FeCO3 Carbonato ferroso o de hierro (II) Fe3+ Hierro Fe2S3 Sulfuro férrico o de hierro (III) NH4 + Amonio (NH4)2S Sulfuro de amonio Fórmula (en disolución) NOMENCLATURA TRADICIONAL HCl Ácido clorhídrico HF Ácido fluorhídrico HBr Ácido bromhídrico H2S Ácido sulfhídrico H2SO3 Ácido sulfuroso H2SO4 Ácido sulfúrico H3PO3 Ácido fosforoso H3PO4 Ácido fosfórico HNO3 Ácido nítrico H2CO3 Ácido carbónico
  • 45. 37 Ejercita lo aprendido 1. Mapa conceptual Instrucciones: Completar el Mapa Conceptual con los siguientes términos: amonio NH4 + , Anión no metálico, Anión poliatómico, Catión metálico, hierro (II) Fe2+ y hierro (III) Fe3+ , Monovalente, Nombre común, Reglas de Nomenclatura, Sales binarias, sulfato de calcio.
  • 46. 38 2. Determina el número de oxidación de cada uno de los elementos que se describen en las siguientes ecuaciones químicas. a) K(s) + O2(g) K2O(s) b) Na2O(s) + H2O(l) NaOH(ac) c) NaOH(ac) + HCl(ac) NaCl(ac) + H2O(l) 3. Con tus respuestas del ejercicio anterior contesta las siguientes preguntas y escribe tus conclusiones sobre el tipo de reacción que representa cada una de las ecuaciones: Preguntas Respuestas ¿Qué elementos cambiaron de número de oxidación? En la ecuación: a) b) c) Explica el cambio del número de oxidación de cada uno de los elementos? En la ecuación: a) b) c) 4. Relaciona las siguientes columnas, escribe dentro del paréntesis la letra que corresponda con la formula y nombre de los siguientes compuestos: A) NH4Cl ( ) Fosfato de amonio B) (NH4)2 SO4 ( ) Cloruro de amonio C) NH4NO3 ( ) Sulfato de amonio D) (NH4)3 PO4 ( ) Nitrato de amonio 5. Escribe las fórmulas resultantes al combinar cationes con aniones así como sus nombres, según el ejemplo. ANIONES CATIONES Na+ Cl- Cloruro SO4 2- Sulfato NO3 - Nitrato PO4 3- Fosfato NaCl Cloruro de sodio. Fe3+ NH4 +
  • 47. 39 Ejercicios de autoevaluación 1. ( ) El catión K+ está unido con el anión (NO3)- para formar el nitrato de potasio, cuya fórmula química es: a) K3NO3 b) K2(NO3)2 c) KNO3 d) K(NO3)3 2. ( ) El anión (PO4)3- se une con el catión Ca2+ para formar el fosfato de calcio, cuya fórmula química es: a) Ca3(PO4)2 b) PO4Ca c) Ca2(PO4)3 d) PO4Ca2 3. ( ) El anión (CO3)2- se une con el catión Na+ para formar el carbonato de sodio, cuya fórmula química es: a) Na2(CO3)2 b) CO3Na c) Na2CO3 d) CO3Na3 4. ( ) Nombre del compuesto que corresponde a la siguiente fórmula Fe2(CO3)3 a) carbonito de hierro I b) carbonato de hierro II c) bicarbonato de hierro II d) carbonato de hierro III 5. ( ) Nombre del compuesto que corresponde a la siguiente fórmula NH4 NO3 a) nitrito de amonio b) nitrato de amonio c) nitrito de amonio IV d) nitrato de amonio III 6. ( ) Nombre del compuesto que corresponde a la siguiente fórmula Ca3 (PO4)2 a) fosfato de calcio III b) fosfito de calcio c) fosfato de calcio d) fosfito de calcio III Respuestas: 1C, 2A, 3C, 4D, 5B, 6C.
  • 48. 40 ¿Cuál es el alimento para las plantas? ¿Cómo mejorar un suelo deficiente en sales? ¿Cómo se obtienen las sales? APRENDIZAJES TEMÁTICA ● Describe algunos métodos de obtención de sales en el laboratorio. (N2) ● Identifica a las reacciones redox mediante la variación de los números de oxidación. (N2) ● Clasifica a las reacciones químicas en redox y no redox. (N3) COMPUESTO Concepto de ácido, base y sal (N2) Nombre y fórmula de ácidos, hidróxidos y sales (N2) REACCIÓN QUÍMICA Concepto (N2) Representación (N2) Balanceo por inspección (N3) Clasificación: redox y no redox (N3) Mapa conceptual del apartado
  • 49. 41 NUTRIENTES PARA LAS PLANTAS Las plantas requieren de muchos nutrientes químicos para vivir y desarrollarse, a estos elementos se les denomina nutriente pues son el alimento de las plantas. Los elementos fundamentales para la planta son 16. A partir del aire y del agua se obtienen de manera combinada el carbono, hidrogeno y oxígeno. Los 13 elementos restantes se toman principalmente del suelo. El nitrógeno, fosforo, potasio, calcio, magnesio y azufre se necesitan en cantidades relativamente grandes por lo que se les denomina macronutrientes. A los nutrientes que se requieren en cantidades considerablemente menores se les denomina micronutrientes e incluye el Mn, Fe, B, Zn, Cu, Mo, Cl. Los nutrientes se vuelven disponibles para las plantas a través de la desintegración de minerales y la descomposición de la materia orgánica, con excepción del nitrógeno que se incorpora al suelo al ser fijado de la atmosfera por medio de la acción microbiana de bacterias correspondientes al ciclo del nitrógeno. La fijación del nitrógeno es la combinación química del nitrógeno gaseoso con oxígeno e hidrogeno para formar el ion nitrato NO3 - o el ion amonio NH4 + . Los tres principales nutrientes de las plantas son N, P, K. Principales nutrientes y sus funciones Nutriente Función forma asimilable Nitrógeno Forma parte de proteínas y clorofila, da color verde a las plantas y promueve el desarrollo de hojas y tallos. NH4 + , NO3 - Fosforo Es importante en el desarrollo inicial de las plantas, provoca un crecimiento inicial, rápido y vigoroso. Estimula la floración. Forma parte de las proteínas. H2PO4 - , HPO4 2- Potasio Da vigor y resistencia contra las enfermedades. K+ Calcio Promueve el desarrollo de raíces, mejora la absorción del nitrógeno. Constituye una base para la neutralización de ácidos orgánicos Ca2+ Magnesio Mantiene el color verde obscuro en las hojas Mg2+ Azufre Ayuda en la formación de la clorofila. Promueve el desarrollo de las raíces. Forma parte de las proteínas. SO4 2- , SO3 2- Manganeso Ayuda a la formación de la clorofila y contrarresta el efecto de una aireación deficiente. Mn2+ Hierro Ayuda a la formación de la clorofila Fe2+ , Fe3+ C, H, O Elementos estructurales principales en los tejidos H2O, OH, CO2
  • 50. 42 ¿Cómo mejorar un suelo deficiente en sales? Cuando se cultiva el suelo, la reserva de nutrientes suele ser insuficiente, o su producción natural mediante el intemperismo y los procesos microbiológicos, es demasiado lenta. En estos casos es común la aplicación de los llamados fertilizantes químicos. Pero, ¿qué es un fertilizante?, un fertilizante es un material que en condiciones apropiadas para su aplicación al suelo o a la planta, proporciona uno o más de los nutrientes que necesitan los vegetales para su desarrollo. En el siguiente cuadro se muestran algunos de los fertilizantes más comunes y los nutrientes que aportan a las plantas. Fertilizante Fórmula Nutriente que aporta 1. Sulfato de amonio (NH4)2SO4 N 2. Urea NH2CONH2 N 3. Fosfato de amonio (NH4)3PO4 N 4. Cloruro de potasio KCl K 5.Nitrato de amonio NH4NO3 N 6. Nitrato de potasio KNO3 K,N 7. Nitrato de sodio NaNO3 N 8. Carbonato de calcio CaCO3 Ca 9. Carbonato de magnesio MgCO3 Mg 10. Hidrógeno fosfato de amonio (NH4)2HPO4 N,P METODOS DE OBTENCION DE SALES Las reacciones químicas útiles para obtención de sales son: 1. metal + no metal sal Esta es una reacción de síntesis o de combinación, como recordaremos, esta ocurre cuando dos o más sustancias reaccionan para producir una sustancia nueva (siempre es un compuesto). Esta reacción se puede representar con una ecuación general: X + Z XZ.
  • 51. 43 Por ejemplo, la reacción de obtención del cloruro de potasio a partir de sus componentes, el metal potasio y el no metal cloro se pueden representar como: 2K + Cl2(g) 2KCl(g) 2. metal + acido sal + hidrogeno Esta es una reacción de desplazamiento en donde un elemento reacciona con un compuesto para formar un compuesto nuevo y liberar un elemento distinto. La forma general de representar una reacción de desplazamiento es: A + XZ AZ + X. Por ejemplo, la obtención de cloruro de potasio se puede realizar a partir del potasio y del ácido clorhídrico: 2K(s) + 2HCl (ac) 2KCl (ac) + H2 (g) 3. Sal1 + sal2 sal3 + sal4 Esta es una reacción de doble sustitución, donde participan dos compuestos. El ion positivo (catión) de la sal 1 se intercambia con el ion positivo (catión) de la sal 2. En otras palabras, los dos iones positivos intercambian iones negativos (aniones) o compañeros produciéndose así dos compuestos diferentes, la sal 3 y la sal 4. Esta reacción se representa con la ecuación general: AD + XZ AZ + XD Un ejemplo de lo anterior es la reacción entre el nitrato de bario y el sulfato de potasio: Ba (NO3)2(ac) + K2SO4 (ac) BaSO4(s) + KNO3 (ac)
  • 52. 44 4. Acido + base sal + agua Si presentamos a los ácidos en general como HX las bases que son hidróxidos metálicos como MOH, y la sal como MX, la ecuación general queda representada como: HX (ac) + MOH (ac) HOH (l) + MX (ac) Acido base (H2O) sal Cuando un ácido y una base reaccionan, se neutralizan mutuamente. Esto sucede porque los iones hidrogeno (H)+ del ácido reaccionan con los iones hidróxido (OH)- de la base para formar agua. Nombre y fórmula de ácidos, hidróxidos y sales Nombre Fórmula Ácidos Ácido clorhídrico HCl Ácido nítrico HNO3 Ácido sulfúrico H2SO4 Ácido fosfórico H3PO4 Ácido carbónico H2CO3 Ácido sulfhídrico H2S Hidróxidos Hidróxido de sodio NaOH Hidróxido de potasio KOH Hidróxido de bario Ba(OH)2 Hidróxido de calcio Ca(OH)2 Sales Cloruro de potasio KCl Nitrato de amonio NH4OH Fosfato de amonio (NH4)3PO4 Sulfato de potasio K2SO4 Carbonato de calcio CaCO3 Reacciones de oxidación y reducción Las reacciones de óxido-reducción están presentes en la mayor parte del mundo que nos rodea, son parte importante de los procesos que mantienen la vida y se reconocen como las fuerzas que gobiernan la biosfera que es la parte de la Tierra en la cual existe la vida y que está formada de una mezcla de compuestos
  • 53. 45 formados principalmente a base de carbono, oxigeno, nitrógeno e hidrogeno (C,H,O,N). Estos compuestos están en continuo estado de creación, transformación y cambio. La relativa felicidad con la que experimentan cambios químicos, es la característica principal en el mantenimiento y regulación de la vida. Los mecanismos utilizados por la naturaleza son grandes ciclos que incluyen asimilación y producción de energía y una innumerable cantidad de reacciones de óxido-reducción que involucran a los cuatro elementos mencionados arriba. A las reacciones en donde existe transferencia de electrones desde un átomo o un ion, hacia otro, se les denomina reacciones de oxidación-reducción, más comúnmente como redox. No siempre es sencillo determinar dónde quedan los electrones durante una reacción redox, por lo que se debe comparar el número de oxidación de cada átomo. Recordemos que para asignar los números de oxidación a los distintos átomos que forman parte de un compuesto se establece una serie de reglas: 1. El número de oxidación de un elemento en estado libre es cero. Así, el número de oxidación de Al, Zn, H2, O2 y P4 es cero: Znº, H2º, O2º y P4º. 2. El número de oxidación del hidrogeno es +1, en todos los compuestos excepto en los hidruros metálicos que es -1. Por ejemplo el número de oxidación del hidrogeno en el agua H2O es +1, y es -1 en el hidruro de calcio H2Ca. 3. El número de oxidación del oxígeno es -2, excepto en los periodos que es - 1 y en sus combinaciones con el flúor que es +2. Así el número de oxidación del oxígeno es -2 en el óxido de calcio CaO, y -1 en el peróxido de hidrogeno o agua oxigenada H2O2. Oxidación-reducción:
  • 54. 46 El proceso de oxidación es aquel por el cual un átomo o grupo de átomos pierde electrones: Na Na+ + 1e- El proceso de reducción es aquel por el que un átomo o grupo de átomos gana electrones: Cl2 + 2e- 2 Cl- Dado que siempre que un átomo pierde electrones es porque hay otro que los gana, los procesos de oxidación y reducción se dan simultáneamente por lo que se les denomina, de forma abreviada, red-ox, o redox. Reacciones de oxidación-reducción En la reacción: 2 Na + Cl2 2 NaCl El sodio con número de oxidación cero pasa a formar cloruro de sodio, donde su número de oxidación es +1. Se ha producido una oxidación: Na° Na+ + 1e- El cloro pasa de número de oxidación cero a -1. Se ha producido una reducción: Cl2 ° + 2e- 2 Cl- Como ambas reacciones de oxidación y reducción se dan simultáneamente, a cada una de ellas se las llama semirreacciones, y la reacción total es la suma de ambas: 2Na 2Na+ + 2e- Reacción de oxidación Cl2 + 2e- 2Cl- Reacción de reducción 2Na + Cl2 + 2e- 2NaCl + 2e- Reacción total Podemos concluir que: Oxidación: Es el proceso mediante el cual un determinado elemento químico pierde electrones, permitiendo un aumento de su número de oxidación. Reducción: Es el proceso mediante el cual un determinado elemento químico gana electrones, lo que se produce en una disminución de su número de oxidación
  • 55. 47 Ejercita lo aprendido Mapa conceptual Instrucciones: Completa el mapa con los siguientes conceptos: Desplazamiento, Intercambio de iones, Iones, Micro, Neutralización, Nutrientes, Reacciones químicas, Redox, Síntesis, Suelo.
  • 56. 48 Relaciona el método para obtener sales con su ejemplo correspondiente. A. Metal + No metal  Sal ( ) HCl + KOH  KCl + H2O B. Metal + Ácido  Sal + Hidrógeno ( ) Zn + 2HCl  ZnCl2 + H2 C. Sal1 + Sal2  Sal3 + Sal4 ( ) 2Na + Cl2  2NaCl D. Ácido + Base  Sal + Agua ( ) NaCl + AgNO3AgCl + NaNO3 Determina el número de oxidación de cada uno de los elementos que participan como reactivos y productos. Clasifica las reacciones químicas representadas por ecuaciones escribiendo sobre las líneas si son redox o no redox. Tipo de reacción A) 2K + Cl2 2KCl ________________ B) NaCl + KNO3 KCl + NaNO3 _________________ C) 2HCl + Zn ZnCl2 + H2 _________________ D) HCl + NaOH NaCl + H2O _________________ Ejercicios de autoevaluación 1. ( ) Relaciona las siguientes columnas y selecciona el inciso que conteste correctamente a cada uno de los métodos de obtención de sales. a) B1, A2, C3, D4 b) C1, D2, B3, A4 c) A1, C2, D3, B4 d) D1, B2, A3, C4 1. metal + no metal  sal 2. metal + ácido  sal + hidrógeno 3. sal1 + sal2sal3 + sal4 4. ácido + hidróxido sal + agua (A) 2Na(s) + Cl2(g) 2NaCl(s) (B) HCl(ac) + NaOH(ac)NaCl(s) + H2O(l) (C) 2Fe(s) + 6HCl(ac) 2FeCl3(ac) + 3H2(g) (D) NaCl(s) + AgNO3(ac)AgCl(s)+ NaNO3(ac)
  • 57. 49 2. ( )¿Cuál de las siguientes ecuaciones representa una reacción redox? + - + 5+ 2- + - + 5+ 2- a) KCl + NaNO3 NaCl + KNO3 + 2- + + - + - + 2- b) KOH + HCl KCl + H2O 6+ 2- + 2- + 6+ 2- c) SO3 + H2O H2SO4 o + - 3+ - o d) 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 3. ( ) Clasifica las siguientes ecuaciones en reacciones redox y no redox 1. reacciones redox 2. reacciones noredox a) 1: A y C, 2: B y D* b) 1: B y C 2: A y C c) 1: B y D 2: B y A d) 1: A y B 2: A y D 4. ( ) Elige el inciso que relacione correctamente las ecuaciones con el método de obtención de sales. A) 2Na + Cl2 2NaCl B) NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3 C) HCl + NaOH NaCl + H2O D) 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 a) A1, B2, D3, C4 b) B1, D2, C3, A4* c) C1, D2, A3, B4 d) D1, A2, B3, D4 Respuestas: 1C, 2D, 3A, 4B, A. metal + no metal  sal B. sal1 + sal2 sal3 + sal4 C. metal + ácido  sal + hidrógeno D. ácido + hidróxido  sal + agua 1. sal1 + sal2  sal3 + sal4 2. metal + ácido  sal + hidrógeno 3. ácido + hidróxido sal + agua 4. metal + no metal  sal
  • 58. 50 ¿Cómo ayuda la química a determinar la cantidad de sustancias que intervienen en las reacciones de obtención de sales? APRENDIZAJES TEMÁTICA ● Determina masas moleculares a partir de las masas atómicas. (N2) ● Reconoce el significado cuantitativo de las fórmulas de los compuestos. (N2) ● Interpreta cuantitativamente a las reacciones químicas. (N3) ● Resuelve problemas de cálculos estequiométricos masa-masa en ecuaciones sencillas. (N3) ● Reconoce al mol como unidad asociada al número de partículas (átomos, moléculas, iones). (N2) ● Establece relaciones estequiométricas mol-mol en ecuaciones sencillas. (N3) COMPUESTO Nombre y fórmula de los compuestos trabajados (N2) ESTRUCTURA DE LA MATERIA Caracterización de los átomos mediante la masa atómica (N1) Masa molecular (N2) Concepto de mol (N2) REACCIÓN QUÍMICA Representación (N3) Balanceo por inspección (N3) Estequiometría: relación masa-masa y mol-mol (N3) Mapa conceptual del apartado
  • 59. 51 Introducción: En los propósitos de este apartado se pretende que el alumno comprenda que la química es una ciencia que estudia a la materia a través de sus propiedades considerando los cambios en la composición de las sustancias y los principios que los explican. Partiendo de un ejemplo de obtención de un fertilizante realizará cálculos estequiométricos masa-masa, destacando:  El balanceo por inspección de la ecuación.  El cálculo de masas molares a partir de masas atómicas.  La interpretación estequiométrica de la ecuación química en función de la masa de las sustancias involucradas.  El cálculo de la masa de un producto a partir de las masas de reactivos, o de la masa de reactivos necesaria para obtener cierta cantidad de producto. Masa de los átomos y las moléculas La masa de los átomos y de las moléculas se mide tomando como unidad la llamada: unidad de masa atómica (u), que corresponde a la doceava parte de la masa atómica del átomo de carbono 12. Masa atómica es la masa de un átomo, medida en u. Por ejemplo, cuando decimos que la masa atómica del calcio es de 40 u. Estamos indicando que es 40 veces mayor que la doceava parte de la masa de un átomo de carbono 12. Masa molecular es la masa de una molécula, medida en u. Es la suma de las masas de los átomos que forman la molécula. Ejemplo: La masa molecular del agua H2O es: H = 1.0 u X 2 = 2.0 u O= 16 u X 1 = 16.0 u Masa molecular del agua = 18.0 u. El término masa molecular se debe reservar para las sustancias que existen en forma de moléculas; al referirse a compuestos iónicos y a otros en los que no existen moléculas es preferible utilizar la expresión masa fórmula. Masa molar es la masa, en gramos, de un mol de sus moléculas. La masa fórmula de un compuesto iónico es la masa, en unidades de masa atómica, de una unidad fórmula. Su masa molar es la masa, en gramos, de un mol de unidades fórmula.
  • 60. 52 Determinación de masas atómicas, masa molecular, masa molar y masa fórmula. Etanol, C₂H₅OH, un compuesto covalente. 2 átomos de carbono 2X 12.0 u = 24.00 u 6 átomos de hidrógeno 6X 1.00 u = 6.00 u 1 átomo de oxígeno 1X 16.0 u = 16.00 u Masa molecular de C₂H₅OH 46.00 u. Masa de un mol de moléculas de C₂H₅OH = 46 g Masa molar del C₂H₅OH = 46.0 g/mol Cloruro de calcio, CaCl₂, un compuesto iónico 1 átomo de calcio 1X 40.1u = 40.1 u 2 átomos de cloro 2X 35.5u = 71.0 u Masa fórmula del cloruro de calcio 111.1 u Masa de un mol de unidades fórmula de CaCl₂ = 111.1 g Masa molar del cloruro de calcio = 111.1 g/mol Masas atómicas, masa molecular, masa molar y masa fórmula. 1 átomo de potasio 1X 39.0 u = 39.0 u 2 átomos de cloro 1X 35.5 u = 35.5 u Masa fórmula del KCl 74.5 u Masa de un mol de unidades fórmula del KCl = 74.5 g Masa molar del KCl = 74.5 g/mol NaCl Cloruro de sodio, un compuesto iónico 1 átomo de sodio 1X 23.0 u = 23.0 u 1 átomo de cloro 1X 35.5 u = 35.5 u Masa fórmula del NaCl 58.5 u Masa de un mol de unidades fórmula del NaCl = 58.5 g Masa molar del NaCl = 58.5 g/mol
  • 61. 53 Consultar en la tabla periódica las masas atómicas de los elementos y calcular las masas moleculares de los siguientes fertilizantes importantes: FERTILIZANTE MASAS ATÓMICAS MASA MOLECULAR (NH4)2SO4 N= H= S= O= NH4NO3 N= H= O= (NH4)2CO3 N= H= C= O= (NH4)2HPO4 N= H= P= O= Ca(H2PO4)2∙H2O Ca= H= P= O= . Interpretación cuantitativa de una ecuación química. a) En la ecuación: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O Una mol de CH4 reacciona con 2mol de O2 para producir una mol de CO2 + un mol de H2O. b) En la ecuación: 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O 2 mol de NaOH reaccionan con 1 mol de H2SO4 para producir  un mol de Na2SO4 + dos mol de H2O. c) En la ecuación: 3CaCO3 + 2H3PO4 Ca3(PO4)2 + 3CO2 + 3H2O Para producir: 1 mol de Ca3(PO4)2 + 3 mol de CO2 + 3mol de H2O es necesario tener en los reactivos 3 mol de CaCO3 + 2 mol de H3PO4. d) De la ecuación: 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O ¿Cuántos gramos de H2SO4 reaccionarán con 400g de NaOH?
  • 62. 54 El mol como unidad asociada al número de partículas (átomos, moléculas, iones) MOL Mol, unidad básica del sistema internacional de unidades (SI), definida como la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas) como átomos hay en 0,012 kg (12 g) de carbono 12. Esa cantidad de partículas es aproximadamente de 6,0221 × 1023 , el llamado número de Avogadro. Por tanto, un mol es la cantidad de cualquier sustancia cuya masa expresada en gramos es numéricamente igual a la masa molecular de dicha sustancia. Mol . El concepto de mol se ha generalizado como un número de partículas y es frecuente encontrar expresiones como: “un mol de átomos, “un mol de iones”, “un mol de moléculas”, etc. En todos los casos un mol contiene 6.02X1023 partículas: un mol de moléculas contiene 6.02X1023 moléculas, un mol de iones contiene 6.02X1023 iones etc. Al número 6.02X1023 se le conoce como número de Avogadro Ejercicio. ¿Cuántas moléculas existen en 2 moles de oxígeno, 3 moles de agua, 0.5 moles de NH₃ y en 100 moles de CO2? Sustancia Número de moles Número de moléculas O₂ 2 H₂O 3 NH₃ 0.5 CO2 100
  • 63. 55 Estequiometría Cuando Lavoisier, en 1789, estableció lo que hoy se conoce como ley de la conservación de la materia sentó las bases para la estequiometría que la podemos definir como el procedimiento por medio del cual se determinan las cantidades de reactivos y productos que intervienen en una reacción química. Su etimología deriva del griego stoicheion que significa primer principio o elemento y metrón que significa medida. Pasos fundamentales en la resolución de problemas de estequiometría:  a) Escribir la ecuación química.  b) Balancear la ecuación química.  c) A partir de la ecuación balanceada, calcular las masas, moles o moléculas de las sustancias que se mencionan en el problema. Ejemplo: a) Se escribe la ecuación química: N₂ + H₂ NH₃ b) Se Balancea: N₂ + 3 H₂ 2NH₃ c) Se calcula la masa en gramos de las sustancias. La masa en gramos de cada una de las sustancias que intervienen en la reacción química se puede calcular de la siguiente manera: A partir de la siguiente ecuación matemática: n = masa (g) Donde n = número de moles masa molar Despejando masa (g), tenemos: Masa (g) = n (moles) X masa molar (g/mol)
  • 64. 56 Ejercicio. Con base en la siguiente ecuación química, calcular la masa en gramos de cada una de las sustancias involucradas y llenar la tabla en los espacios correspondientes. N₂ + 3H₂ 2NH₃ LEY DE PROUST. “Cuando dos o más elementos se unen para formar un compuesto, la relación en masa en que lo hacen es siempre la misma”. Proust establece en su ley que en la formación de un compuesto químico, sus elementos químicos guardan entre sí una proporción fija entre sus masas. Por ejemplo, para formar 10 gramos de cloruro de sodio se necesitan 6.07 g de cloro y 3.93 g de sodio, por lo que la proporción entre las masas de ambos elementos químicos es: 6.07 g de Cl = 1.54 de Cl o bien: 1 de Na 3.93 g Na Na 1.54 Cl Cl (reactivo) Na (reactivo) NaCl (producto) Relación de combinación entre las masas de cloro y sodio en el NaCl. 6.07 g 3.93 g 10 g 1.54 12.14 g 7.96 g 20 g 1.54 Sí tratamos de que reaccionen 10 g de cloro con 10 g de sodio, no se obtienen 20 gramos de cloruro de sodio, sino una cantidad menor, debido a que la relación de combinación entre las masas de sodio y cloro es de 1/1.54, por lo que: masa de Na = 10 g de Cl 1 de Na = 6.49 g de Na 1.54 Cl De forma que 10 g de cloro reaccionan con 6.49 g de sodio y se forman 16.49 g de cloruro de sodio y por lo tanto quedan sin reaccionar: 10 g – 6.49 g = 3.51 g de cloro sobrantes.
  • 65. 57 Ejercicio de la ley de Proust. El carbón puro, cuando se quema en exceso de aire, se combina con el oxígeno y da como único producto una sustancia gaseosa formada exclusivamente por los elementos por los elementos carbono y oxígeno. En una serie de experimentos se quemaron 0.85 g; 1.28 g y 1.53 g de carbono y se recogieron, respectivamente, 3.11 g; 4.68 g y 5.61 g del gas en cuestión. Con estos datos comprobar la ley de Proust. Comprobando la ley de las proporciones contantes o ley de Proust: Tipo Muestra Masa C (g) Masa gas (g) Masa O (g) Relación masa C/ masa gas Relación masa C/ masa O Muestra 1 0.85 3.11 3.11–0.85 = 2.26 0.27 0.37 Muestra 2 1.28 4.68 4.68-1.28= 3.34 0.27 0.37 Muestra 3 1.53 5.61 5.61-1.53 = 4.08 0.27 0.37 Proust estableció también que la composición porcentual de un compuesto químico era siempre la misma, independientemente de su origen. Observó que el agua está formada siempre por 11 partes por 100 de hidrógeno y por 89 partes por 100 de oxígeno, sea cual sea su procedencia. Concluyo que en la molécula de agua hay 11 % de Hidrógeno y 89 % de Oxígeno. Utilizando la siguiente expresión matemática y la tabla periódica, completa la tabla. % del elemento = masa del elemento X100 masa del compuesto Molécula de agua
  • 66. 58 PROBLEMAS DE ESTEQUIOMETRÍA masa – masa y mol – mol La estequiometría es utilizada para saber cuánto producto se formará a partir de cierta cantidad de reactivo ó que cantidad de reactivo se necesita para obtener una cantidad “x” de producto; es por ello que se realizan cálculos estequiométricos. Se pueden hacer conversiones estequiométricas masa – masa ó mol – mol dependiendo de lo que se solicite. Estequimetría masa – masa: Este proceso se emplea cuando se necesita conocer la cantidad de cada reactivo que se debe utilizar para producir la masa del producto que se desee. Por ejemplo en la relación masa - masa. Sí se cuenta con 980 g de FeCl3 para realizar la siguiente reacción Química: FeCl3 + NaOH Fe(OH)3 + NaCl ¿Cuántos gramos de Fe(OH)3 se producirán? 1.- Se balancea la ecuación: FeCl3 + NaOH Fe(OH)3 + NaCl Para balancear una ecuación puedes hacer uso del siguiente diagrama de flujo. balanceando primero los metales, posteriormente los no metales dejando al final al oxígeno.
  • 67. 59 FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl (ecuación balanceada) Se comprueba que la ecuación se encuentre balanceada utilizando el siguiente cuadro. 2. Se realizan cálculos de las masas molares de cada uno de los reactivos y productos: REACTIVOS N° de átomos Elementos PRODUCTOS N° de átomos 1 Fe 1 3 Na 3 3 Cl 3 3 H 3 3 O 3
  • 68. 60 3. Se realizan los cálculos correspondientes: FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl 162.20g 106.85g 980g X Resolviendo: X = (980g FeCl3) (106.85g Fe(OH)3) = 645.58g de Fe(OH)3 162.20 g FeCl3 Por lo tanto, a partir de 980 g de FeCl3 se producirán 645.58 g de Fe(OH)3 Relación mol – mol. Obtención de sulfato de amonio como fertilizante. Calcular cuántos gramos de (NH4)2SO4(ac) sulfato de amonio se obtienen al reaccionar 3500 g de NH4OH(ac) hidróxido de amonio con el suficiente ácido sulfúrico H2SO4. NH4OH(ac) + H2SO4(ac) (NH4)2SO4(ac) + H2O(l) Paso 1. Balancear la ecuación química 2NH4OH(ac) + H2SO4(ac) (NH4)2SO4(ac) + 2H2O(l) Se comprueba que la ecuación química este balanceada REACTIVOS N° de átomos Elementos PRODUCTOS N° de átomos 2 N 2 1 S 1 12 H 12 6 O 6 Paso N° 2. Interpretación de las partículas representativas y los mol. 2mol de NH4OH(ac) +1 mol de H2SO4(ac) 1 mol de (NH4)2SO4(ac) + 2 mol de H2O(l) Paso 3. Relación mol – mol 2NH4OH(ac) + H2SO4(ac) (NH4)2SO4(ac) + 2H2O(l) 2mol de NH4OH(ac)+ 1 mol de H2SO4(ac) 1 mol de (NH4)2SO4(ac) + 2 mol de H2O(l)
  • 69. 61 Se procede a realizar cálculos de las masas molares de cada uno de los reactivos y productos con ayuda de la tabla periódica. Entonces: 2NH4OH(ac) + H2SO4(ac) (NH4)2SO4(ac) + 2H2O 70 g 98g 132g 36g Por lo tanto: 2NH4OH(ac) (NH4)2SO4(ac) 70g 132g 3500g X X = (3500g de NH4OH ) (132g de (NH4)2SO4 ) = 6600 g de (NH4)2SO4 70g de NH4OH Se producen 6600 g de (NH4)2SO4 . Paso 4. Relación mol – mol Calcula cuántas mol de (NH4)2SO4 (sulfato de amonio) se obtienen sí reaccionan 25 mol de NH4OH (hidróxido de amonio) en la ecuación anteriormente propuesta. 2NH4OH(ac) (NH4)2SO4(ac) 2mol 1 mol 25 mol X Resolviendo: X = (25 mol de NH4OH) (1 mol de (NH4)2SO4) = 12.5 mol de (NH4)2SO4 2 mol de NH4OH Se producirán 12.5 mol de (NH4)2SO4
  • 70. 62 Ejercita lo aprendido Instrucciones: Completa los siguientes espacios seleccionando de la lista de abajo la palabra que corresponda a la definición correcta y posteriormente busca cada palabra en la sopa de letras. Es la masa de un átomo, medida en unidades de masa atómica (u). . Es la suma de las masas atómicas de los átomos que forman las moléculas. . Masa en gramos de un mol de cualquier sustancia (átomos, moléculas, unidades fórmula) es decir, la suma de las masas atómicas de todos los átomos representados en la fórmula, expresadas en gramos. Unidad básica del sistema internacional de unidades (SI), definida como la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas) como átomos hay en 0,012 kg (12 g) de carbono 12. .Procedimiento por medio del cual se determinan las cantidades de reactivos y productos que intervienen en una reacción química. Al número 6.022X1023 de átomos, moléculas o iones se le conoce como: . “Cuando dos o más elementos se unen para formar un compuesto, la relación en masa en que lo hacen es siempre la misma” Mol Masa molar Masa atómica Estequiometría Masa molecular Ley de Proust Número de Avogadro
  • 71. 63 SOPA DE LETRAS M A S A M O L E C U L A R X M D K M F G I L E I X Z V K N D I O A O Y O V N N U G W L F J S T Z T Q S C D L V U J M H N U E N Q P A U X A O T J W M J W R Q T C V C U P B N A A S F E E R M A S A M O L A R B O T I U E I R B Y N O P C O J A D S W O R O N O O O D H R Z K M O M A U R M T R S V D F W D H U Q V K T K T T I E P O L E Q B A E F I W F T I U F C M E I O A X A J C W N J R E F B X A O D Q V V R E H H G I M L Q I Q K Q I Y L Q O Z Z N Z J Q W X A O B G P U E Z W G K Q B R Y H Z K T Q T K B Q L K V A R J V F J E V F C V T D B E J D Y D U U A L S H L D B C X L D T H H V R Q C A Z H V E J R Y N T H S R S B O L S N E A Z H B C E N G L E U B
  • 72. 64 SOLUCIÓN Es la masa de un átomo, medida en unidades de masa atómica (u). Masa atómica. Masa molecular. Es la suma de las masas atómicas de los átomos que forman las moléculas. Masa molar. Masa en gramos de un mol de cualquier sustancia ( átomos, moléculas unidades fórmula): es decir, la suma de las masas atómicas de todos lo átomos representados en la fórmula, expresadas en gramos. Unidad básica del sistema internacional de unidades (SI), definida como la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas) como átomos hay en 0,012 kg (12 g) de carbono 12. Mol Estequiometría. Procedimiento por medio del cual se determinan las cantidades de reactivos y productos que intervienen en una reacción química. Al número 6.022X1023 de átomos, moléculas o iones se le conoce como: Número de Avogadro Ley de Proust. “Cuando dos o más elementos se unen para formar un compuesto, la relación en masa en que lo hacen es siempre la misma” M A S A M O L E C U L A R X M D K M F G I L E I X Z V K N D I O A O Y O V N N U G W L F J S T Z T Q S C D L V U J M H N U E N Q P A U X A O T J W M J W R Q T C V C U P B N A A S F E E R M A S A M O L A R B O T I U E I R B Y N O P C O J A D S W O R O N O O O D H R Z K M O M A U R M T R S V D F W D H U Q V K T K T T I E P O L E Q B A E F I W F T I U F C M E I O A X A J C W N J R E F B X A O D Q V V R E H H G I M L Q I Q K Q I Y L Q O Z Z N Z J Q W X A O B G P U E Z W G K Q B R Y H Z K T Q T K B Q L K V A R J V F J E V F C V T D B E J D Y D U U A L S H L D B C X L D T H H V R Q C A Z H V E J R Y N T H S R S B O L S N E A Z H B C E N G L E U B
  • 73. 65 Resuelve los siguientes problemas de obtención de fertilizantes: a) El nitrato de amonio es un fertilizante nitrogenado que se obtiene a partir de amoniaco y ácido nítrico en condiciones específicas de reacción. NH3 + HNO3 NH4NO3 ¿Cuántos gramos de nitrato de amonio NH4NO3 se pueden obtener a partir de 25g de amoniaco NH3? 1. Balancear la ecuación. NH3 + HNO3 NH4NO3 Paso N° 2. Interpretación de las partículas representativas y los moles. Paso 3. Relación masa – masa R = 117.6 g de NH4NO3 Paso 4. Relación mol – mol Calcula ¿Cuántas moles de nitrato de amonio NH4NO3 se obtienen sí se adicionan a la reacción 12 moles de NH3? R = 12 moles b) La urea es un fertilizante que se obtiene a partir de amoniaco y dióxido de carbono: NH3 + CO2 (NH2)2CO + H2O ¿Cuántos gramos de amoniaco NH3 se necesitan para obtener 1800 g de urea (NH2)2CO? 1. Balancear la ecuación NH3 + CO2 (NH2)2CO + H2O 2. Interpretación de las partículas representativas y los moles Paso 3. Relación masa – masa R = 1020 g de NH3 Paso 4. Relación mol – mol Calcular ¿Cuántas mol de urea (NH2)2CO, se obtienen sí se agregan a la reacción 6 mol de NH3? R = 3 moles de (NH2)2CO.
  • 74. 66 Ejercicios de autoevaluación 1. ( ) Determinar la masa molecular del fertilizante NH4NO3 (nitrato de amonio) a partir de sus masas atómicas. a) 31 u b) 66 u c) 80u d) 119 u 2. ( ) Determinar la masa molecular del fertilizante fosfato de calcio Ca3 (PO4)2 a partir de sus masas atómicas. a) 87u b) 278u c) 310 u d) 382u 3. ( ) ¿Cuál es la masa de un mol de sulfato de amonio (NH4)2SO4? Masa molar a) 15 g H = 1 g/mol b) 70 g N = 14 g/mol c) 132 g O = 16 g/mol d) 212 g S = 32 g/mol 4. ( ) La siguiente ecuación 2KOH + H2SO4  K2SO4 +2 H2O Indica que 112 g de KOH reaccionan con 98 g de H2SO4 para obtener 174 g de K2SO4 y H2O ¿Qué cantidad de agua se produce? a) 18 g Masa molar b) 36 g H = 1 g/mol c) 72 g O = 16 g/mol d) 148 g K = 39 g/mol S = 32 g/mol 5. ( ) La reacción de obtención del fertilizante “cloruro de potasio” se representa KOH + HCl  KCl + H2O Si reacciona completamente 56 g de hidróxido de potasio y se producen 74 g de KCl con 18 g de agua determina ¿Cuántos gramos de HCl se requieren? Elemento Masa atómica H 1u N 14 u O 16 u Elemento Masa atómica Ca 40u P 31 u O 16 u a) 18 g Masa molar b) 36 g H = 1 g/mol c) 72 g O = 16 g/mol d) 148 g K = 39 g/mol Cl =35 g/mol
  • 75. 67 6. ( ) En base a la ecuación: H2SO4 + 2 NH4OH  (NH4)2SO4 + 2 H2O ¿Cuánto ácido sulfúrico se requiere para obtener 66 g de sulfato de amonio? masa atómica a) 49 g H = 1 g b) 66 g N = 14 g c) 98 g O = 16 g d) 147 g S = 32 g 7. ( ) Un mol de cualquier sustancia contiene __________ partículas (átomos, moléculas o iones) a) 23 x 106 b) 6.023 x 1024 c) 6.023 x 1023 d) 10236.023 8. ( ) ¿A cuántos mol de potasio corresponden 3.0115 X 1023 átomos de dicho elemento? a) 0.2 b) 0.4 c) 0.5 d) 2.0 9. ( ) La siguiente ecuación KOH + HCl  KCl + H2O representa la obtención del fertilizante KCl. Si reacciona completamente 1.5 mol del hidróxido de potasio ¿Cuántos mol de KCl se obtienen? a) 1.0 b) 1.5 c) 2.5 d) 3.0 10. ( ) La siguiente ecuación corresponde a la obtención del amoniaco: N2 + 3H2  2NH3. Si reacciona completamente 1.5 mol del hidrógeno con el nitrógeno ¿Cuántas mol de amoniaco se obtienen? a) 1.0 b) 1.5 c) 2.5 d) 3.0 Respuestas: 1C, 2C, 3C, 4B, 5B, 6A, 7C, 8C, 9B, 10A.
  • 76. 68 ¿Qué importancia tiene conocer la acidez del suelo? Mapa conceptual del apartado APRENDIZAJES TEMÁTICA ● Diferencia mediante sus propiedades a los ácidos y las bases. (N2) ● Reconoce al pH como una medida para determinar el carácter ácido, básico o neutro de una sustancia. (N2) ● Establece que la reacción de neutralización es el resultado de la combinación de ácidos y bases. (N2) ● Define a los ácidos y a las bases según Arrhenius. (N2) COMPUESTO Concepto de ácido, base (de Arrhenius) y sal (N2) Nombre y fórmula de ácidos, hidróxidos y sales (N2) ESTRUCTURA DE LA MATERIA Concepto de ión (iones hidrógeno e hidróxido) (N2) REACCIÓN QUÍMICA Concepto (N2) Representación (N3) Concepto de disociación (N1) Reacciones de neutralización (N2)
  • 77. 69 CARACTERÍSTICAS DE ÁCIDOS Y BASES. El término ácido proviene del latín acidus que significa “agrio”, y se refiere al sabor característico de estos compuestos. Las bases también se denominan álcalis, nombre que proviene del griego alqili y que significa “ceniza”, porque estas eran la fuente de donde se obtenían los álcalis. Ácidos:  Los ácidos tienen sabor agrio; por ejemplo, el vinagre debe su sabor al ácido acético, y los limones y otros frutos cítricos contienen ácido cítrico. Los ácidos ocasionan cambios de color en los pigmentos vegetales; por ejemplo, cambian el color del papel tornasol de azul a rojo. Los ácidos reaccionan con algunos metales, como zinc, magnesio o hierro para producir hidrógeno gaseoso. Una reacción típica es la que sucede entre el ácido clorhídrico y el magnesio: Los ácidos reaccionan con los carbonatos y bicarbonatos, como Na2C03, CaC03 y NaHC03, para formar dióxido de carbono gaseoso. Por ejemplo: 2HCl(ac) + CaC03 (s)  CaCl2 (ac) + H20(I) + CO2 (g) HCl(ac) + NaHC03 (s)  NaCl(ac) + H20(I) + CO2 (g) Las disoluciones acuosas de los ácidos conducen la electricidad. Bases: Las bases tienen sabor amargo. Las bases se sienten resbaladizas; por ejemplo, los jabones, que contienen bases, muestran esta propiedad. Las bases producen cambios de color en los colorantes vegetales; por ejemplo, cambian el color del papel tornasol de rojo a azul. Las disoluciones acuosas de las bases conducen la electricidad. Tabla de algunos indicadores más comunes Una sal es un compuesto químico formado por cationes (iones con carga positiva) enlazados a aniones (iones con carga negativa) mediante un enlace iónico.
  • 78. 70 El pH y su escala: El pH en un término que se utiliza para determinar el carácter ácido, básico o neutro de una sustancia, éste se mide por la concentración del ion hidrógeno; los valores de pH están comprendidos en una escala de 0 a 14, el valor medio es 7; el cual corresponde a solución neutra por ejemplo agua, los valores que se encuentran por debajo de 7 indican soluciones ácidas y valores por encima de 7 corresponde a soluciones básicas o alcalinas. Algunas sustancias ácidas y básicas de uso cotidiano
  • 79. 71 Neutralización ácido-base Una reacción de neutralización es una reacción entre un ácido y una base. Generalmente, en las reacciones acuosas ácido-base se forma agua y una sal, que es un compuesto iónico formado por un catión distinto del H+ y un anión distinto del OH- u 02- : ácido + base  sal + agua La sustancia conocida como sal de mesa, NaCl, es producto de la reacción ácido- base. HCl(ac) + NaOH(ac)  NaCl(ac) + H20(I) Definición de ácido y base según Arrhenius. Según las deducciones del sueco w:Arrhenius, al desarrollar su propia teoría sobre la constitución iónica de las disoluciones electrolíticas: ● Los ácidos son sustancias que (al disolverse en agua) producen iones H+ . ● Las bases son compuestos que (al disolverse en agua) originan iones (OH)- . Ejemplos: HCl(ac) Cl- (ac) + H+ (ac) NaOH(s) + H2O(l) Na+(ac) + OH- (ac) Podemos observar que, aunque es muy útil, esta teoría es bastante restringida: Solo se contemplan disoluciones acuosas. + (ac) (ac) + (ac) (ac) (s) + Arrhenius
  • 80. 72 Ejercita lo aprendido 1. ( ) Procedimiento. a una muestra de suelo se le agregó agua destilada, se mezcló y se dejó reposar. Posteriormente se filtró y se tomaron 2 ml del filtrado en un tubo de ensaye, se le agregan dos gotas de indicador universal, se desarrolla un color naranja, la coloración que muestra el filtrado de suelo indica que la disolución tiene un pH ácido la cual muestra la presencia de: a) elementos b) mezclas c) iones d) compuestos 2. ( ) Cuando decimos que una sustancia presenta la misma concentración de iones ( OH– ) que de iones ( H + ), indicamos que la sustancia es: a) ácida b) básica c) neutra d) sólida 3. Instrucción. Completa el siguiente esquema escribiendo sobre la escala de pH. el ion o compuesto generador de la acidez, alcalinidad y neutralidad de las sustancias químicas: ---------------------------------/------------------------------- 0 7 14 Iones: Cl-1 , OH- , H+ Compuesto: H2O Coloca la palabra correspondiente. La ecuación general para las reacciones de neutralización es: H2SO4 + ___________  Na2SO4 + _______________ base / agua base / agua
  • 81. 73 Ejercicios de autoevaluación 1. ( ) Elige el inciso que relacione correctamente propiedades de los ácidos y de las bases. (A) ACIDOS (B) BASES 1. Adquieren color rojo con indicador universal 2. Adquieren color azul con indicador universal 3. Resbalosas al tacto 4. Al reaccionar con los metales desprenden hidrógeno a) A: 1,2 y B: 3,4 b) A: 2,3 y B: 1,4 c) A: 3,4 y B: 1,2 d) A: 1,4 y B: 2,3 2. ( ) El pH es una propiedad química cuyo valor determina: a) la concentración de una disolución acuosa b) el grado de acidez, basicidad o neutralidad de una disolución c) la cantidad de corriente que pasa por una disolución d) el grado de solubilidad de un soluto en una disolución 3. ( ) La ecuación: HCl(ac) + NaOH(ac)  NaCl(ac) + H2O, representa una reacción de: a) análisis b) neutralización c) descomposición d) oxidación y reducción 4. ( ) La reacción de neutralización se lleva a cabo entre un: a) ácido con un metal b) metal con un no metal c) ácido con un hidróxido d) óxido metálico con agua
  • 82. 74 5. ( ) Para producir una sal y agua por medio de una reacción de neutralización, los reactivos deben ser: a) metal y ácido b) ácido e hidróxido c) metal y no metal d) no metal e hidróxido 6. ( ) De acuerdo con Arrhenius ¿Qué ecuación representa el comportamiento de una base o hidróxido? a) H2O(l) 2H+ (ac) + OH- (ac) b) HCl(g) + H2O(l)H+ (ac) + Cl- (ac) c) NaOH(s) + H2O(l)Na+ (ac) + OH- (ac) d) NaCl(s) + H2O(l)Na+ (ac) + Cl- (ac) 7. ( ) De acuerdo con Arrhenius ¿Qué ecuación representa el comportamiento de un ácido? a) H2O(l)2H+ (ac) + OH- (ac) b) HCl(g) + H2O(l) H+ (ac) + Cl- (ac) c) NaOH(s) + H2O(l) Na+ (ac) + OH- (ac) d) NaCl(s) + H2O(l)Na+ (ac) + Cl- (ac) 8. ( ) Al determinar el pH de diferentes disoluciones se encontraron los siguientes valores Disolución 1 2 3 4 5 6 7.6 9.8 4.5 2.3 4.0 11.6 Elige el inciso que contiene únicamente disoluciones ácidas. a) 3, 4, 5 b) 1, 3, 4 c) 2, 4, 6 d) 2, 3, 4 Respuestas: 1D, 2B, 3B, 4C, 5B, 6C, 7B, 8A
  • 83. 75 ¿Por qué es necesario preservar el suelo? ¿Es el suelo un recurso natural inagotable? Mapa conceptual del apartado Degradación del suelo Se entiende por degradación del suelo cualquier pérdida de la fertilidad y calidad del mismo, necesarias para el buen desarrollo y rendimiento de los cultivos, la degradación del suelo lo hace inadecuado para la agricultura. Los procesos que provocan la degradación son: erosión, salinización, inundación, empobrecimiento, deterioro de la estructura, contaminación y desertificación. Entre estos procesos de degradación destacan por su importancia: Erosión La palabra erosión proviene del latín erosio = roedura y consiste en la pérdida gradual de material que constituye el suelo, al ser arrastradas las partícula de la superficie. La erosión es un proceso natural, pero se acelera por las actividades humanas por ejemplo la tala de árboles.
  • 84. 76 Fertilizantes Un fertilizante es un material que, proporciona uno o más de los nutrientes que necesitan los vegetales para su desarrollo; su origen es sintético. Por otro lado, los abonos son materiales en descomposición que aportan nutrientes a los suelos; su origen puede ser vegetal y animal. El nitrógeno, el fósforo, el potasio (NPK) y el calcio (comúnmente abastecido por la práctica agrícola en forma de cal) son elementos químicos que más frecuentemente se encuentras restringidos en su abastecimiento dentro del suelo. Los fertilizantes se clasifican en nitrogenados, fosfatados, potásicos y orgánicos (abonos). a) Fertilizantes nitrogenados. El más utilizado es el nitrato de amonio. Se utiliza también el sulfato de amonio y la urea. Se obtienen principalmente a partir del amoniaco. b) Fertilizantes fosforados. Se obtienen a partir de rocas fosfóricas. El compuesto soluble más empleado es el fosfato de amonio (NH4)3PO4, a veces se usan otras mezclas obtenidas del ataque de las rocas con ácidos. c) Fertilizantes potásicos. Los más usuales son el cloruro de potasio, el sulfato de potasio y el nitrato de potasio (nitrato de chile). Se obtiene del aprovechamiento de las sales de potasio de los yacimientos minerales. d) Fertilizantes orgánicos. Se utilizan en la agricultura tradicional (no tecnificada). Es el estiércol; actualmente se está desarrollando ampliamente la producción de composta, que es una mezcla de materia orgánica descompuesta obtenida de los residuos de las basuras (por eso se pide separarla al tirarla en depósitos especiales), lodos de desagües urbanos, residuos agroforestales y excrementos de animales. Tienen menor cantidad de nutrientes, pero estos son reciclables por lo que disminuyen el riesgo de contaminación por los fertilizantes sintéticos. Contaminación de suelos, basura y reciclaje de residuos La contaminación del suelo es la introducción de sustancias extrañas a la superficie terrestre. Estos elementos perjudican de forma grave la salud de las personas, de animales y plantas. Muchas veces este tipo de contaminación entra en contacto con el agua potable de estos sitios agravando la situación. Sobre el suelo realizamos actividades para el crecimiento y mantenimiento de muchas familias como la agricultura, la industria o la construcción de ciudades. El hecho que se altere la calidad de la tierra y como consecuencia se produzca una grave crisis alimentaria, repercute en la forma de vida y en el futuro de las generaciones venideras, porque ellas no tendrán un lugar donde plantar sus alimentos ni construir una casa donde vivir.